CN102875157A - 一种氧化铝陶瓷的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧化铝陶瓷的制备方法，所述氧化铝陶瓷的成分为，SiO2:14-16%，MgO:2-3%，ZrO2:2-3%，余量为Ai2O3；所述氧化铝陶瓷的制备方法包括如下步骤：原料加工、氧化铝陶瓷的成形、生坯的干燥与素烧、烧结和后处理的步骤。本发明通过控制原材料，尤其是氧化铝的纯度与稳定性，制备超细度且颗粒级配合理的粉体；优选与改进成形方法，选择合适的烧结方法与气氛，制定合理的烧结温度和采取必要的后加工处理等，制备出优质的氧化铝陶瓷制品。

Description

一种氧化铝陶瓷的制备方法
技术领域
本发明涉及一种氧化铝陶瓷的制备方法。
背景技术
    氧化铝陶瓷是一种以α-Al2O3 为主晶相的陶瓷材料，通常以配料中氧化铝的含量分为75、80、90、95、99 瓷等。氧化铝陶瓷具有强度高（机械强度可达150MPa）、硬度高（莫氏硬度达9）、耐磨损、耐腐蚀、耐高温以及导热性好、高绝缘、低介电损耗、电性能稳定等特点。它可以制成集成电路基片、刀具、耐酸碱件、人造骨骼、研磨材料、高级耐火材料以及荧光粉载体等，广泛应用于电子、机械、化工、医药、光电、航空航天等行业。随着科学技术的发展及制造技术的提高，氧化铝陶瓷新品种不断出现，在现代工业和现代科学领域中将会得到越来越广泛的应用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种氧化铝陶瓷的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种氧化铝陶瓷的制备方法，所述氧化铝陶瓷的成分为，SiO2 :14-16%，MgO:2-3%，ZrO2:2-3%，余量为Ai2O3；所述氧化铝陶瓷的制备方法包括如下步骤：
（1）Al2O3 粉体的预烧；预烧时加入质量分数为0.8%～2% AlF3的添加物，添加物可以降低预烧温度、促进晶型转化、排除Na2O 等杂质、硼酸盐除碱效果好，氟化物可促进晶型转变，且收缩大、活性好。还原气氛也有利于排除Na2O等杂质。Al2O3 粉体煅烧温度控制在1430℃。
（2）Al2O3 粉体的制备；制作氧化铝陶瓷的微粉最佳粒度为0.1～1μm，我国目前一般在7μm 左右，这是国内氧化铝陶瓷质量不如国外产品质量的主要原因。应尽量降低粉体的粒度。
（3）Al2O3粉体的团聚；团聚时加入适量的分散剂。
（4）颗粒的级配；大小颗粒应合理级配。
（5）注入添加剂；由于氧化铝陶瓷成形料是以瘠性料为主，因此加入聚乙烯醇作为粘结剂、添加醋酸乙烯酯作为塑化剂，成形前将其与原料混合均化，以提高粉料的成形性能和坯体强度。
（6）模压成形；加入1%～2%硬脂酸等润滑剂。
（7）等静压成型；
（8）注浆成形；
（9）凝胶注模成形；凝胶注模成形是将含有有机单体的低粘度、高固相含量的陶瓷料浆浇注到不吸水的模型中，然后在引发剂和催化剂的作用下，使料浆中的有机单体交链聚合成三维网状结构，从而使浓悬浮体原位固化。它可以使固相体积分数达50%～60%。为保证凝胶固体的性能，溶液中有机单体总含量控制在18%～20%范围内，交联单体/凝胶单体比例＜1/10 。
（10）热压铸成形；
（11）生坯的干燥与素烧；
（12） 热压烧结；参数为压力：20MPa，温度1500℃；
（13）用离子注入法对材料表面进行加工；离子注入陶瓷是对现有增韧机理的补充，是对制备好的陶瓷产品的深加工。例如：用镍离子对陶瓷产品进行镍粒子注入处理后，机械强度、韧性会大大增强。现在Al2O3 陶瓷的金属化也得到了迅速发展，它使陶瓷和金属粘结在一起，便于陶瓷与金属或陶瓷与陶瓷间的钎焊封接。
本发明的有益效果：通过控制原材料，尤其是氧化铝的纯度与稳定性，制备超细度且颗粒级配合理的粉体；优选与改进成形方法，选择合适的烧结方法与气氛，制定合理的烧结温度和采取必要的后加工处理等，制备出优质的氧化铝陶瓷制品。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本实施例的氧化铝陶瓷的制备方法，所述氧化铝陶瓷的成分为，SiO2 :14-16%，MgO:2-3%，ZrO2:2-3%，余量为Ai2O3；所述氧化铝陶瓷的制备方法包括如下步骤：
（1）Al2O3 粉体的预烧；预烧时加入质量分数为0.8%～2% AlF3的添加物，添加物可以降低预烧温度、促进晶型转化、排除Na2O 等杂质、硼酸盐除碱效果好，氟化物可促进晶型转变，且收缩大、活性好。还原气氛也有利于排除Na2O等杂质。Al2O3 粉体煅烧温度控制在1430℃。
（2）Al2O3 粉体的制备；制作氧化铝陶瓷的微粉最佳粒度为0.1～1μm，我国目前一般在7μm 左右，这是国内氧化铝陶瓷质量不如国外产品质量的主要原因。应尽量降低粉体的粒度。
（3）Al2O3粉体的团聚；团聚时加入适量的分散剂。
（4）颗粒的级配；大小颗粒应合理级配。
（5）注入添加剂；由于氧化铝陶瓷成形料是以瘠性料为主，因此加入聚乙烯醇作为粘结剂、添加醋酸乙烯酯作为塑化剂，成形前将其与原料混合均化，以提高粉料的成形性能和坯体强度。
（6）模压成形；加入1%～2%硬脂酸等润滑剂。
（7）等静压成型；
（8）注浆成形；
（9）凝胶注模成形；凝胶注模成形是将含有有机单体的低粘度、高固相含量的陶瓷料浆浇注到不吸水的模型中，然后在引发剂和催化剂的作用下，使料浆中的有机单体交链聚合成三维网状结构，从而使浓悬浮体原位固化。它可以使固相体积分数达50%～60%。为保证凝胶固体的性能，溶液中有机单体总含量控制在18%～20%范围内，交联单体/凝胶单体比例＜1/10 。
（10）热压铸成形；
（11）生坯的干燥与素烧；
（12） 热压烧结；参数为压力：20MPa，温度1500℃；
（13）用离子注入法对材料表面进行加工；离子注入陶瓷是对现有增韧机理的补充，是对制备好的陶瓷产品的深加工。例如：用镍离子对陶瓷产品进行镍粒子注入处理后，机械强度、韧性会大大增强。现在Al2O3 陶瓷的金属化也得到了迅速发展，它使陶瓷和金属粘结在一起，便于陶瓷与金属或陶瓷与陶瓷间的钎焊封接。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (1)

1. 一种氧化铝陶瓷的制备方法，所述氧化铝陶瓷的成分为，SiO2 :14-16%，MgO:2-3%，ZrO2:2-3%，余量为Ai2O3；其特征是，所述氧化铝陶瓷的制备方法包括如下步骤：
（1）Al2O3 粉体的预烧；预烧时加入质量分数为0.8%～2% AlF3的添加物，Al2O3 粉体煅烧温度控制在1430℃；
（2）Al2O3 粉体的制备；
（3）Al2O3粉体的团聚；团聚时加入适量的分散剂；
（4）颗粒的级配；大小颗粒应合理级配；
（5）注入添加剂；加入聚乙烯醇作为粘结剂、添加醋酸乙烯酯作为塑化剂，成形前将其与原料混合均化；
（6）模压成形；加入1%～2%硬脂酸等润滑剂；
（7）等静压成型；
（8）注浆成形；
（9）凝胶注模成形；溶液中有机单体总含量控制在18%～20%范围内，交联单体/凝胶单体比例＜1/10 ；
（10）热压铸成形；
（11）生坯的干燥与素烧；
（12） 热压烧结；参数为压力：20MPa，温度1500℃；
（13）用离子注入法对材料表面进行加工。
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