CN104310970B

CN104310970B - 一种提高致密高铝陶瓷材料抗热震性的方法及其制得的制品

Info

Publication number: CN104310970B
Application number: CN201410501671.6A
Authority: CN
Inventors: 石棋
Original assignee: Jingdezhen Ceramic Institute
Current assignee: Jingdezhen Ceramic Institute
Priority date: 2014-09-27
Filing date: 2014-09-27
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2034-09-27
Also published as: CN104310970A

Abstract

本发明涉及一种提高致密高铝陶瓷材料抗热震性的方法及其制得的制品，采用氧化铝和氧化硅二元配方，其原料配方的重量百分比组成为：氧化铝粉85%～99.5%wt%，氧化硅粉0.5～15wt%，经配料、球磨、成型、烧成后获得制品。其中烧结温度为：1200～1300℃，保温30min，所制材料或产品的吸水率≤0.5%，抗热震性优于常见的镁‑铝‑硅、钙‑铝‑硅、钡‑铝‑硅三元配方或其四元复合配方系统高铝陶瓷材料，适用于抗热震性要求较高的工作环境条件，因此具有广泛的应用前景。

Description

一种提高致密高铝陶瓷材料抗热震性的方法及其制得的制品

技术领域

本发明属于结构陶瓷材料制备领域，具体涉及一种提高致密高铝陶瓷材料抗热震性的方法及其制得的制品。

背景技术

高氧化铝含量的陶瓷材料简称高铝陶瓷，是最典型的结构陶瓷材料，因其优异的耐高温、高强度、大硬度、抗酸碱性等特性及相对低廉的价格，在现代科学与工业技术领域的应用十分广泛。在高温，特别是在大温差环境中使用时，抗热震性能成为衡量材料或产品性能优劣的重要指标。设计、制造多孔结构以降低材料的宏观热膨胀系数，从而达到提高抗热震性的目的，是改善产品热震性的常用方法，但多孔结构往往达不到密封等要求，并会降低材料的强度。如在单晶、多晶硅熔炉上使用的高铝陶瓷部件属致密结构，不仅要求有良好的抗热震性，同时要求有优良的耐强腐蚀性气体冲刷等特性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是突破传统高铝陶瓷三元配方体系，通过采用二元配方及优化制备工艺提供了一种提高致密高铝陶瓷材料抗热震性的方法及其制得的强度高、抗热震性好的高铝陶瓷材料或产品。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种提高致密高铝陶瓷材料抗热震性的方法，采用氧化铝和氧化硅二元配方，其原料配方的重量百分比组成为：氧化铝粉85～99.5wt%，氧化硅粉0.5～15wt%，经配料、球磨、成型、烧成后获得制品。

所述氧化铝粉细度D₅₀为1～2μm，氧化硅粉细度D₅₀为1μm。

所述烧成工序制度为在升、降温至1380～1460℃时保温0.5～2小时。

上述的方法制得的产品，其特征在于：所述制品的吸水率≤0.5%，抗热震性优于三元配方氧化铝陶瓷制品。

本发明的优点是通过配方的合理设计，球磨混料工艺及烧成制度的改进，最终获得抗热震性好，强度高的致密高铝陶瓷材料或产品。

具体实施方式

实施例 1 ：抗热震性优良的刚玉陶瓷器件的制备

市售高纯度氧化铝粉，Al₂O₃≥99.5%，Fe₂O₃≤0.02%，SiO₂≤0.05%，α-Al₂O₃≥96%，湿法球磨，至D₅₀=1.5μm；化学纯二氧化硅粉湿法球磨至D₅₀为1μm；

称取磨细的氧化铝粉99wt%，化学纯氧化硅粉1wt%，采用球磨机充分混合均匀，注：若采用注浆成型，需加入分散剂、粘结剂和水，同步混合均匀成浆料使用；若采用热压铸成型，需加入油酸干混均匀成粉料使用；若采用干压成型，需加入分散剂、增塑剂和水等混合均匀成浆料使用；

以对应方法成型，获得刚玉陶瓷坯体，再经干燥或排蜡得到素坯；

入窑烧成，烧成周期为16小时，最高烧成温度为1700℃，升、降温至1460℃时保温2小时，其它温度段的烧成制度可依窑炉自身的升、降温能力调整，但不可过快升降温，以免造成材料内部产生裂纹；

制得刚玉陶瓷器件的吸水率为0.5%，抗热震性优于常见的MgO-Al₂O₃或Y₂O₃-Al₂O₃配方刚玉陶瓷制品。

实施例 2 ：抗热震性优良的 95 氧化铝陶瓷器件的制备

市售高纯度氧化铝粉，Al₂O₃≥99.5%，Fe₂O₃≤0.02%，SiO₂≤0.05%，α-Al₂O₃≥96%，湿法球磨约50小时，至D₅₀=1μm；化学纯二氧化硅粉湿法球磨至D₅₀为1μm；

称取磨细的氧化铝粉95wt%、化学纯氧化硅粉5wt%，采用球磨机充分混合均匀，注：若采用注浆成型，需加入分散剂、粘结剂和水，同步混合均匀成浆料；若采用热压铸成型，需加入油酸干混均匀成粉料；若采用干压成型，需加入分散剂、增塑剂和水等混合均匀成浆料；

以对应方法成型，获得95氧化铝陶瓷坯体，再经干燥或排蜡得到素坯；

入窑烧成，烧成周期为17小时，最高烧成温度为1670℃，升、降温至1450℃时保温1.5小时,其它温度段的烧成制度可依窑炉自身的升、降温能力调整，但不可过快升降温，以免造成材料内部产生裂纹；

制得95氧化铝陶瓷器件的吸水率为0.3%，抗热震性优于常见的MgO-Al₂O₃-SiO₂、CaO-Al₂O₃-SiO₂、BaO-Al₂O₃-SiO₂或四元配方制得的95氧化铝陶瓷制品。

实施例 3 ：抗热震性优良的 90 氧化铝陶瓷器件的制备

市售高纯度氧化铝粉，Al₂O₃≥99.5%，Fe₂O₃≤0.02%，SiO₂≤0.05%，α-Al₂O₃≥96%，湿法球磨约50小时，至D₅₀=2μm范围；化学纯二氧化硅粉湿法球磨至D₅₀在1μm;

称取磨细的氧化铝粉90wt%，化学纯氧化硅粉10wt%，采用球磨机充分混合均匀，注：若采用注浆成型，需加入分散剂、粘结剂和水，同步混合均匀成浆料；若采用热压铸成型，需加入油酸，干法混合均匀；若采用干压成型，需加入分散剂、增塑剂和水等混合均匀成浆料，再喷雾造粒获取粉料；

以对应方法成型，获得90氧化铝陶瓷坯体，再经干燥或排蜡得到素坯；

入窑烧成，烧成周期为15小时，最高烧成温度为1600℃，升、降温至1390℃时保温1小时,其它温度段的烧成制度可依窑炉自身的升、降温能力调整，但不可过快升降温，以免造成材料内部产生裂纹；

制得90氧化铝陶瓷器件的吸水率为0.4%，抗热震性优于常见的MgO-Al₂O₃-SiO₂、CaO-Al₂O₃-SiO₂、BaO-Al₂O₃-SiO₂或四元配方制得的95氧化铝陶瓷制品。

上述所述注浆成型选用分散剂聚丙烯酸钠用量为粉料重量的0.35wt%、粘结剂阿拉伯树胶用量为粉料重量的0.15wt%；热压铸成型时油酸用量为粉料重量的0.5～1wt%；干压成型造粒前浆料采用聚丙烯酸钠做分散剂，用量占粉料重量的0.4wt%、增塑剂PVA为粉料重量的0.1wt%。

Claims

1.一种提高致密刚玉陶瓷材料抗热震性的方法，其特征在于：采用市售高纯度氧化铝粉，Al₂O₃≥99.5%，Fe₂O₃≤0.02%，SiO₂≤0.05%，α-Al₂O₃≥96%，湿法球磨，至D₅₀=1.5μm；化学纯二氧化硅粉湿法球磨至D₅₀为1μm；

称取磨细的氧化铝粉99wt%，化学纯氧化硅粉1wt%，采用球磨机充分混合均匀，采用注浆成型，加入分散剂、粘结剂和水，混合均匀成浆料使用，获得刚玉陶瓷坯体，再经干燥得到素坯；

制得刚玉陶瓷器件的吸水率为0.5%，抗热震性优于常见的MgO-Al₂O₃或Y₂O₃-Al₂O₃配方刚玉陶瓷制品；

所述注浆成型选用分散剂聚丙烯酸钠用量为粉料重量的0.35wt%、粘结剂阿拉伯树胶用量为粉料重量的0.15wt%。