CN112897996B - 一种原晶粒集中的α氧化铝的制备方法及粒径的控制方法 - Google Patents

一种原晶粒集中的α氧化铝的制备方法及粒径的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112897996B
CN112897996B CN202110109693.8A CN202110109693A CN112897996B CN 112897996 B CN112897996 B CN 112897996B CN 202110109693 A CN202110109693 A CN 202110109693A CN 112897996 B CN112897996 B CN 112897996B
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminum hydroxide
alpha alumina
crystal
concentrated
calcining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110109693.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112897996A (zh
Inventor
齐波
常帅
王伟
姚毅
韩浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chalco Shandong Co ltd
Original Assignee
Chalco Shandong Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chalco Shandong Co ltd filed Critical Chalco Shandong Co ltd
Priority to CN202110109693.8A priority Critical patent/CN112897996B/zh
Publication of CN112897996A publication Critical patent/CN112897996A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112897996B publication Critical patent/CN112897996B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C04B35/111—Fine ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C04B2235/3218—Aluminium (oxy)hydroxides, e.g. boehmite, gibbsite, alumina sol
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3409—Boron oxide, borates, boric acids, or oxide forming salts thereof, e.g. borax
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
    • C04B2235/444—Halide containing anions, e.g. bromide, iodate, chlorite
    • C04B2235/445—Fluoride containing anions, e.g. fluosilicate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5427—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof millimeter or submillimeter sized, i.e. larger than 0,1 mm
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

本发明特别涉及一种原晶粒集中的α氧化铝的制备方法及粒径的控制方法，属于无机非金属材料技术领域，方法包括：获取氢氧化铝；将煅烧助剂和晶种加入到氢氧化铝，获得煅烧混合料；晶种为纯度99.9％的纳米级或亚微米级氧化铝；将煅烧混合料进行煅烧，冷却后获得原晶粒集中的α氧化铝；通过向氢氧化铝中添加特制晶种，再细微调节，可使微晶生长速率一致，进而限制晶粒不均匀性因素的影响，例如温度梯度和矿化剂浓度等；通过本方法制得的α氧化铝的晶粒尺寸在0.5μm‑4μm且D90/D10比率小于3.5，尤其适用于特种陶瓷。

Description

一种原晶粒集中的α氧化铝的制备方法及粒径的控制方法
技术领域
本发明属于无机非金属材料技术领域，特别涉及一种原晶粒集中的α氧化铝的制备方法及粒径的控制方法。
背景技术
随着氧化铝行业的发展，人们对于煅烧氧化铝的性能(主要包括化学成分、α相、比表、原晶大小及晶型晶貌)要求也越来越高，特别是对原晶粒大小和均匀性的要求。当煅烧氧化铝粉粒径范围为0.5μm-4μm且粒径分布非常窄时，非常适用于特种陶瓷的生产；特种陶瓷广泛应用在电子、通信、航空航天、冶金、机械、汽车、石油化工、能源、生物和环保等国民经济支柱和基础产业以及国防建设，是现代制造业特别是高新技术应用中不可缺少的材料。
目前的α氧化铝生产工艺是以冶金级氢氧化铝或是氧化铝为原料，通过掺加矿化剂矿化煅烧，脱除Na2O杂质，同时控制产品的原晶粒大小。申请人在发明过程中发现：该方法制得的α氧化铝产品一般原晶粒发育不均匀，分布宽，D90/D10＞6，在特种陶瓷应用中，表现为陶瓷显微结构均匀性不佳、降低了制品精度及合格率，难以满足高性能先进陶瓷技术要求。
因此，如何稳定煅烧氧化铝的平均粒径及分布范围，以根据客户需要进行生产成为当前的技术难点。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的原晶粒集中的α氧化铝的制备方法及粒径的控制方法。
本发明实施例提供了一种原晶粒集中的α氧化铝的制备方法，所述方法包括：
获取氢氧化铝；
将煅烧助剂和晶种混合于所述氢氧化铝，获得煅烧混合料；所述晶种为纯度99.9％的纳米级或亚微米级氧化铝；
将所述煅烧混合料进行煅烧，冷却后获得所述原晶粒集中的α氧化铝。
可选的，所述煅烧助剂为卤代化合物和/或硼化合物。
可选的，所述卤代化合物为氟化合物。
可选的，所述氟化物包括氢氟酸、氟化铝和碱性氟化物中的至少一种。
可选的，所述硼化合物包括硼酸或有机硼化物。
可选的，所述氢氧化铝的粒径为10μm-130μm，以重量计，所述氢氧化铝中含有0.04％-0.35％的Na2O和0.005％-0.01％的SiO2。
可选的，以重量计，所述煅烧助剂的加入量为氢氧化铝加入量的0.01％-1％。
可选的，以重量计，所述晶种的加入量为氢氧化铝加入量的0.5％-5％。
可选的，所述晶种的微观外貌呈椭球状。
可选的，所述将所述煅烧混合料进行煅烧中，采用箱式马弗炉，煅烧温度为1100℃-1500℃，煅烧时间为1h-6h。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种原晶粒集中的α氧化铝粒径的控制方法，采用如上所述的原晶粒集中的α氧化铝的制备方法，
所述控制方法包括：通过调节所述晶种的添加量来控制所述原晶粒集中的α氧化铝粒径大小；所述晶种的加入量为所述氢氧化铝加入量的0.5％-5％。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的原晶粒集中的α氧化铝的制备方法，方法包括：获取氢氧化铝；将煅烧助剂和晶种加入到氢氧化铝，获得煅烧混合料；晶种为纯度99.9％的纳米级或亚微米级氧化铝；将煅烧混合料进行煅烧，冷却后获得原晶粒集中的α氧化铝；通过向氢氧化铝中添加特制晶种，再细微调节，可使微晶生长速率一致，进而限制晶粒不均匀性因素的影响，例如温度梯度和矿化剂浓度等；通过本方法制得的α氧化铝的晶粒尺寸在0.5μm-4μm且D90/D10比率小于3.5，尤其适用于特种陶瓷。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明的实施例提供的制备方法的流程图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
目前的α氧化铝生产工艺是以冶金级氢氧化铝或是氧化铝为原料，通过掺加矿化剂矿化煅烧，脱除Na2O杂质，同时控制产品的原晶粒大小。申请人在发明过程中发现：该方法制得的α氧化铝产品一般原晶粒发育不均匀，分布宽，D90/D10＞6，在特种陶瓷应用中，表现为陶瓷显微结构均匀性不佳、降低了制品精度及合格率，难以满足高性能先进陶瓷技术要求。为此，本申请提供了一种经济可行、稳定可靠且低成本的生产原晶粒集中的α氧化铝的制备方法。即在煅烧开始阶段，添加适当比例(按重量计)的煅烧助剂，同时加入相应比例的特制晶种，在实验室箱式马弗炉中于1100℃-1500℃煅烧1h-6h，待其自然冷却后可以获得原晶粒集中的煅烧α氧化铝。
根据本发明一种典型的实施方式，提供一种原晶粒集中的α氧化铝的制备方法，所述方法包括：
S1.获取氢氧化铝；本实施例中，氢氧化铝为冶金级氢氧化铝，氢氧化铝是由粒径从10μm到130μm(D50为70μm)的颗粒团聚而成，氢氧化铝中含有0.04％-0.35％的Na2O和0.005％-0.01％的SiO2杂质，其来源可以为拜耳法铝酸钠精液分解；
S2.将煅烧助剂和晶种混合于所述氢氧化铝，获得煅烧混合料；所述晶种为纯度99.9％的纳米级或亚微米级氧化铝，该晶种微观形貌呈均匀的椭球状；
S3.将所述煅烧混合料进行煅烧，冷却后获得所述原晶粒集中的α氧化铝。
需要说明的是：特制晶种和煅烧助剂以固体形式进行添加，与原料混合均匀。平均粒径通常由中位径D50决定，它是通过沉降法(根据法国标准NFX11-682)测得。关于晶粒尺寸(平均尺寸，或D50)的分散程度，则由D90/D10之比决定，本实施例中，D90/D10比率小于3.5。
铝酸钠精液分解生成氢氧化铝的粒径范围就是10-130μm，不可能再大于130μm，也非常难以再小于10μm，因而可以说该粒径范围并不是刻意人为控制的；换而言之，铝酸钠精液分解生成氢氧化铝一般能够直接作为原料。
晶种主要是作为再结晶调节剂发挥作用，可以实现原晶生长大小和方向的控制。控制其纯度的原因是防止其他化学成分的干扰，使原晶生长大小和方向可以得到精准控制；需要说明的是，只有晶种以非常细小的粒径均匀分布在氢氧化铝中时，才会对晶粒尺寸有明显的调节作用。
通过向氢氧化铝中添加特制晶种，再细微调节，可使微晶生长速率一致，进而限制晶粒不均匀性因素的影响，例如温度梯度和矿化剂浓度等；通过本方法制得的α氧化铝的晶粒尺寸在0.5μm-4μm且D90/D10比率小于2.5，尤其适用于特种陶瓷。
作为一种可选的实施方式，所述煅烧助剂为卤代化合物和/或硼化合物；作为煅烧助剂的卤化合物优选氟化合物，它可以选自氢氟酸、氟化铝和碱性氟化物中的一种或多种；而作为硼化合物(也作矿化剂)选自硼酸和有机硼化物中的一种或二种；煅烧助剂加入量为0.01％-1％(折合氢氧化铝重量计)。
煅烧助剂的目的是将转相起始温度降低至约1100℃，进而降低煅烧温度，实现降低能耗的作用，控制煅烧助剂加入量为0.01％-1％的原因是：在此掺量范围内煅烧助剂可以有效降低煅烧温度，促进晶粒的生长发育，该加入量取值过大的不利影响是：过量煅烧助剂会造成原晶粒度的异常长大，残留在α氧化铝中的煅烧助剂也会给陶瓷制品的生产带来副作用，过小的不利影响是：不能发挥矿化煅烧的作用。
作为一种可选的实施方式，以重量计，所述晶种的加入量为氢氧化铝加入量的0.5％-5％。
该晶种的加入量取值过大的不利影响是使α氧化铝产品的粒度调节变得迟缓，同时晶种的过量掺入增加了产品成本(晶种的价格要高于α氧化铝产品的价格)，过小的不利影响是对α氧化铝产品的粒度调节作用不明显，甚至可能没有作用。
作为一种可选的实施方式，将所述煅烧混合料进行煅烧中，采用箱式马弗炉，煅烧温度为1100℃-1500℃，煅烧时间为1h-6h。
根据本发明另一种典型的实施方式，提供了一种原晶粒集中的α氧化铝粒径的控制方法，采用如上所述的原晶粒集中的α氧化铝的制备方法，所述控制方法包括：通过调节所述晶种的添加量来控制所述原晶粒集中的α氧化铝粒径大小，所述晶种的加入量为所述氢氧化铝加入量的0.5％-5％，晶种的添加量与α氧化铝粒径的具体对应关系为：晶种添加量越大，α氧化铝粒径分散程度越小，但粒径分散程度减小趋势会越来越缓慢。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的原晶粒集中的α氧化铝的制备方法及粒径的控制方法进行详细说明。
实施例1
S1.选取已烘干的氢氧化铝(含有0.04％-0.35％Na2O和0.01％SiO2)为原料；
S2.将矿化剂氟化铝以固体形式添加到原料中，其加入量占氢氧化铝质量的0.01％-0.2％；
S3.向氢氧化铝中添加5.0％(加入量占氢氧化铝重量％)的特制晶种，将特制晶种与原料和矿化剂混合均匀；
S4.在1200-1500℃范围内煅烧氢氧化铝1-6h；
S5.煅烧结束后待其自然冷却，获得α氧化铝。
实施例2
S1.选取已烘干的氢氧化铝(含有0.04％-0.35％Na2O和0.01％SiO2)为原料；
S2.将矿化剂氟化铝以固体形式添加到原料中，其加入量占氢氧化铝质量的0.01％-0.2％；
S3.向氢氧化铝中添加2.5％(加入量占氢氧化铝重量％)的特制晶种，将特制晶种与原料和矿化剂混合均匀；
S4.在1200-1500℃范围内煅烧氢氧化铝1-6h；
S5.煅烧结束后待其自然冷却，获得α氧化铝。
实施例3
S1.选取已烘干的氢氧化铝(含有0.04％-0.35％Na2O和0.01％SiO2)为原料；
S2.将矿化剂氟化铝以固体形式添加到原料中，其加入量占氢氧化铝质量的0.01％-0.2％；
S3.向氢氧化铝中添加0.5％(加入量占氢氧化铝重量％)的特制晶种，将特制晶种与原料和矿化剂混合均匀；
S4.在1200-1500℃范围内煅烧氢氧化铝1-6h；
S5.煅烧结束后待其自然冷却，获得α氧化铝。
实施例4
S1.选取已烘干的氢氧化铝(含有0.04％-0.35％Na2O和0.01％SiO2)为原料；
S2.将矿化剂硼酸以固体形式添加到原料中，其加入量占氢氧化铝质量的0.1％-2％；
S3.向氢氧化铝中添加5.0％(加入量占氢氧化铝重量％)的特制晶种，将特制晶种与原料和矿化剂混合均匀；
S4.在1100-1500℃范围内煅烧氢氧化铝1-6h；
S5.煅烧结束后待其自然冷却，获得α氧化铝。
实施例5
S1.选取已烘干的氢氧化铝(含有0.04％-0.35％Na2O和0.01％SiO2)为原料；
S2.将矿化剂硼酸以固体形式添加到原料中，其加入量占氢氧化铝质量的0.1％-2％；
S3.向氢氧化铝中添加2.5％(加入量占氢氧化铝重量％)的特制晶种，将特制晶种与原料和矿化剂混合均匀；
S4.在1100-1500℃范围内煅烧氢氧化铝1-6h；
S5.煅烧结束后待其自然冷却，获得α氧化铝。
实施例6
S1.选取已烘干的氢氧化铝(含有0.04％-0.35％Na2O和0.01％SiO2)为原料；
S2.将矿化剂硼酸以固体形式添加到原料中，其加入量占氢氧化铝质量的0.1％-2％；
S3.向氢氧化铝中添加0.5％(加入量占氢氧化铝重量％)的特制晶种，将特制晶种与原料和矿化剂混合均匀；
S4.在1100-1500℃范围内煅烧氢氧化铝1-6h；
S5.煅烧结束后待其自然冷却，获得α氧化铝。
实施例7
S1.选取已烘干的氢氧化铝(含有0.04％-0.35％Na2O和0.01％SiO2)为原料；
S2.将复合矿化剂以固体形式添加到原料中，氟化铝加入量占原料质量的0.04-0.1％，硼酸加入量占原料质量的0.1-1％；
S3.向氢氧化铝中添加5.0％(加入量占氢氧化铝重量％)的特制晶种，将特制晶种与原料和矿化剂混合均匀；
S4.在1100-1500℃范围内煅烧氢氧化铝1-6h；
S5.煅烧结束后待其自然冷却，获得α氧化铝。
实施例8
S1.选取已烘干的氢氧化铝(含有0.04％-0.35％Na2O和0.01％SiO2)为原料；
S2.将复合矿化剂以固体形式添加到原料中，氟化铝加入量占原料质量的0.04-0.1％，硼酸加入量占原料质量的0.1-1％；
S3.向氢氧化铝中添加2.5％(加入量占氢氧化铝重量％)的特制晶种，将特制晶种与原料和矿化剂混合均匀；
S4.在1100-1500℃范围内煅烧氢氧化铝1-6h；
S5.煅烧结束后待其自然冷却，获得α氧化铝。
实施例9
S1.选取已烘干的氢氧化铝(含有0.04％-0.35％Na2O和0.01％SiO2)为原料；
S2.将复合矿化剂以固体形式添加到原料中，氟化铝加入量占原料质量的0.04-0.1％，硼酸加入量占原料质量的0.1-1％；
S3.向氢氧化铝中添加0.5％(加入量占氢氧化铝重量％)的特制晶种，将特制晶种与原料和矿化剂混合均匀；
S4.在1100-1500℃范围内煅烧氢氧化铝1-6h；
S5.煅烧结束后待其自然冷却，获得α氧化铝。
对比例1
S1.选取已烘干的氢氧化铝(含有0.04％-0.35％Na2O和0.01％SiO2)为原料；
S2.将复合矿化剂以固体形式添加到原料中，氟化铝加入量占原料质量的0.04-0.1％，硼酸加入量占原料质量的0.1-1％；
S3.向氢氧化铝中添加0.1％(加入量占氢氧化铝重量％)的特制晶种，将特制晶种与原料和矿化剂混合均匀；
S4.在1100-1500℃范围内煅烧氢氧化铝1-6h；
S5.煅烧结束后待其自然冷却，获得α氧化铝。
对比例2
S1.选取已烘干的氢氧化铝(含有0.04％-0.35％Na2O和0.01％SiO2)为原料；
S2.将复合矿化剂以固体形式添加到原料中，氟化铝加入量占原料质量的0.04-0.1％，硼酸加入量占原料质量的0.1-1％；
S3.向氢氧化铝中添加6％(加入量占氢氧化铝重量％)的特制晶种，将特制晶种与原料和矿化剂混合均匀；
S4.在1100-1500℃范围内煅烧氢氧化铝1-6h；
S5.煅烧结束后待其自然冷却，获得α氧化铝。
对比例3
以冶金级氧化铝为原料，通过掺加矿化剂矿化煅烧，脱除Na2O杂质，同时控制产品的原晶粒大小；具体操作为：
S1.选取冶金级氧化铝(含有0.2％-0.5％Na2O和0.01％SiO2)为原料；
S2.将复合矿化剂以固体形式添加到原料中，氟化铝加入量占原料质量的0.04-0.06％，硼酸加入量占原料质量的0.1-0.6％；
S3.向氧化铝中添加2.5％(加入量占氧化铝重量％)的特制晶种，将特制晶种与原料和矿化剂混合均匀；
S4.在1100-1500℃范围内煅烧氢氧化铝1-6h；
S5.煅烧结束后待其自然冷却，获得α氧化铝。
实验例
将实施例1-9和对比例1-3制得的α氧化铝进行检测，测试结果如下表所示。
Figure BDA0002918612320000081
表中，晶粒尺寸为晶粒的平均尺寸即D50；分散程度由D90和D10之比(即D90/D10)来决定。
由表中数据可得，通过实施例数据可得：本申请提供的方法制备的α氧化铝的晶粒尺寸在4μm以下，且D90/D10比率＜3.5，D10与D90均在粒径波动范围内，尤其适用于特种陶瓷领域。通过实施例和对比例1的数据比较可得：当晶种的加入量小于本实施例设定的最小值0.5％时，会出现α氧化铝粒径分散程度＞3.5的情况；通过实施例和对比例2的数据比较可得：当晶种的加入量大于本实施例设定的最大值5％时，会出现粒径分散程度并未继续变小，但成本相应增加；通过实施例数据和对比例3的数据可得：采用现有技术(即以冶金级氢氧化铝或是氧化铝为原料，通过掺加矿化剂矿化煅烧，脱除Na2O杂质，同时控制产品的原晶粒大小)，会出现α氧化铝产品一般原晶粒发育不均匀，分布宽，D90/D10＞6，在特种陶瓷应用中，表现为陶瓷显微结构均匀性不佳、降低了制品精度及合格率，难以满足高性能先进陶瓷技术要求。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
(1)本发明实施例中，在煅烧开始阶段，添加适当比例(按重量计)的煅烧助剂，同时加入相应比例的特制晶种，在实验室箱式马弗炉中于1100℃-1500℃煅烧1-6h，待其自然冷却后可以获得原晶粒集中的煅烧α氧化铝，煅烧α氧化铝的平均粒径可根据需要进行限定，其粒径尺寸非常集中，呈单峰分布，解决平均粒径大小及粒度分布问题；
(2)本发明实施例提供的α氧化铝的制备方法，不受原料Na2O含量、煅烧助剂品种的影响；
(3)本申请提供的方法制备的原晶粒集中的α氧化铝，非常适用于特种陶瓷领域，广泛应用在电子、通信、航空航天、冶金、机械、汽车、石油化工、能源、生物和环保等国民经济支柱和基础产业以及国防建设，是现代制造业特别是高新技术应用中不可缺少的材料。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种原晶粒集中的α氧化铝的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
获取氢氧化铝；
将煅烧助剂和晶种混合于所述氢氧化铝，获得煅烧混合料；所述晶种为纯度99.9％的纳米级或亚微米级氧化铝；
将所述煅烧混合料进行煅烧，冷却后获得原晶粒集中的α氧化铝；
所述煅烧助剂为卤代化合物和/或硼化合物；
所述卤代化合物为氟化合物；所述氟化物包括氢氟酸、氟化铝和碱性氟化物中的至少一种；
所述硼化合物包括硼酸或有机硼化物；
所述煅烧助剂的加入量为所述氢氧化铝加入量的0.01％-1％；
所述氢氧化铝的粒径为10μm-130μm，以重量计，所述氢氧化铝中含有0.04％-0.35％的Na2O和0.005％-0.01％的SiO2；
所述α氧化铝的晶粒尺寸在0.5μm-4μm且D90/D10比率小于3.5。
2.根据权利要求1所述的原晶粒集中的α氧化铝的制备方法，其特征在于，以重量计，所述晶种的加入量为所述氢氧化铝加入量的0.5％-5％。
3.根据权利要求1所述的原晶粒集中的α氧化铝的制备方法，其特征在于，所述晶种的微观外貌呈椭球状。
4.根据权利要求1所述的原晶粒集中的α氧化铝的制备方法，其特征在于，所述将所述煅烧混合料进行煅烧中，采用箱式马弗炉，煅烧温度为1100℃-1500℃，煅烧时间为1h-6h。
5.一种原晶粒集中的α氧化铝粒径的控制方法，其特征在于，采用如权利要求1至4中任意一项所述的原晶粒集中的α氧化铝的制备方法，
所述控制方法包括：通过调节所述晶种的添加量来控制所述原晶粒集中的α氧化铝粒径大小；所述晶种的加入量为所述氢氧化铝加入量的0.5％-5％。
CN202110109693.8A 2021-01-27 2021-01-27 一种原晶粒集中的α氧化铝的制备方法及粒径的控制方法 Active CN112897996B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110109693.8A CN112897996B (zh) 2021-01-27 2021-01-27 一种原晶粒集中的α氧化铝的制备方法及粒径的控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110109693.8A CN112897996B (zh) 2021-01-27 2021-01-27 一种原晶粒集中的α氧化铝的制备方法及粒径的控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112897996A CN112897996A (zh) 2021-06-04
CN112897996B true CN112897996B (zh) 2023-02-03

Family

ID=76120610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110109693.8A Active CN112897996B (zh) 2021-01-27 2021-01-27 一种原晶粒集中的α氧化铝的制备方法及粒径的控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112897996B (zh)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL109236A (en) * 1993-04-13 1998-01-04 Sumitomo Chemical Co A-alumina powder and its production
EP0656319B1 (en) * 1993-11-25 2003-04-09 Sumitomo Chemical Company, Limited Method for producing alpha-alumina powder
KR960700194A (ko) * 1993-11-25 1996-01-19 고사이 아키오 α-알루미나 분말의 제조방법(Process for producing α-alumina powder)

Also Published As

Publication number Publication date
CN112897996A (zh) 2021-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4487756A (en) Process for manufacturing crystalline alumina
AU676834B2 (en) Process for producing alpha-alumina
US5514631A (en) Alumina sol-gel fiber
DE3587386T2 (de) Schleifkoerner oder keramikkoerper und verfahren zu ihrer herstellung.
DE69426742T2 (de) Aluminiumoxidzusammensetzung, Formkörper und Keramiken und Verfahren zur Herstellung der Keramiken
DE3781251T2 (de) Aus aluminiumnitrid/aluminiumoxinitrid/metallnitrid der gruppe-iv-b bestehende schleifpartikel erhalten aus einem sol-gel-prozess.
KR900004065B1 (ko) 좁은 크기 분포와 2 미크론 이하의 크기를 갖는 구형 비응집 입자 형태의 알파-알루미나의 제조방법
CN112678854A (zh) 一种低钠微晶α氧化铝的制备方法
JPH07187663A (ja) α−アルミナ粉末の製造方法
WO2022071245A1 (ja) 六方晶窒化ホウ素粉末、及び焼結体の製造方法
CN113233488B (zh) 一种原晶粒度分布窄的α-氧化铝的制备方法
CN114455619B (zh) 一种低钠小原晶α氧化铝及其制备方法
CN109206140A (zh) 基于热解法制备氮化铝粉末的制备方法
CN112897996B (zh) 一种原晶粒集中的α氧化铝的制备方法及粒径的控制方法
DE69713804T2 (de) Verfahren zur Herstellung von kalziniertem Aluminiumoxid mit nach Bedarf gesteuerter Kristallgrösse mit geringer Dispersion
CN113233877A (zh) 一种煅烧α氧化铝的脱钠方法
US4574073A (en) Process for manufacturing coarse, crystalline alumina
CN111498896B (zh) 一种低k值高折射率的纳米钛酸钡材料及其制备的分散液
Tian et al. Influences of NH4F on transformation and morphology of high-pure α-alumina
US4774068A (en) Method for production of mullite of high purity
Ishihara et al. Synthesis of silicon carbide powders from fumed silica powder and phenolic resin
Mitra et al. Effect of Cr2O3 on the sintering of aluminosilicate precursor leading to mullite formation
DE68908534T2 (de) Siliziumcarbidplättchen und Verfahren zu deren Herstellung.
JPH0789759A (ja) テープキャスト用アルミナ、アルミナ組成物、アルミナグリーンシート、アルミナ焼結板およびその製造方法
Navio et al. Preparation and characterization of amorphous ZrO 2-SiO 2 composite powders processed by sol-gel chemistry

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant