專利名稱：通過浸滲坯體制備氧化鋁陶瓷的方法
技術(shù)領域：
本發(fā) 明屬于陶瓷制備技術(shù)領域，特別是涉及一種通過浸滲坯體制備氧化鋁陶瓷的方法。
背景技術(shù)：
氧化鋁陶瓷是指以氧化鋁為基材并利用陶瓷制造工藝制備具有一定透光性的陶瓷。氧化鋁陶瓷不但具有陶瓷本身的耐高溫、耐腐蝕、高絕緣、高強度等特性，還具備有玻璃的光學性能和許多其他材料所不可比的優(yōu)勢如電導率低等，所以氧化鋁陶瓷逐漸在特種儀器制造，照明技術(shù)，無線電子技術(shù)，光學及高溫技術(shù)等領域得到日益廣泛的應用。氧化鋁晶體的雙折射率相差小，氧化鋁陶瓷的最大特點是透明性且對可見光和紅外光的良好透過性，此外氧化鋁陶瓷還具有電絕緣好，熱導率高的優(yōu)點。因此氧化鋁陶瓷在高強氣體放電燈管，高溫紅外探測用窗等領域的應用也越來越廣。氧化鋁陶瓷在生產(chǎn)過程中，高溫會導致氧化鋁晶體的迅速增長，這一結(jié)果會導致陶瓷內(nèi)部的氣體來不及排出而被封閉在陶瓷內(nèi)形成氣泡，而影響氧化鋁陶瓷的透光效果。為了抑制氧化鋁陶瓷內(nèi)氣泡的生成，需要引入助劑來抑制氧化鋁晶粒的快速增長，讓陶瓷內(nèi)的氣體有時間逸出?，F(xiàn)常用的抑制劑主是含有有Mg、Zr、La、Ca等離子的氧化物。引入抑制劑的傳統(tǒng)工藝方法主要有球磨混合法就是將抑制劑以氧化物的形式以固體形式混入，化學法現(xiàn)主要有共沉淀或溶膠凝膠法摻入抑制劑，或直接使用已經(jīng)滲有抑制劑的氧化鋁粉
坐寸ο這些傳統(tǒng)的工藝方法工藝復雜，預混時間長并且在預混時需要加入膠體或造粒液等有機材料，在成型后再排膠或脫脂，但卻不能夠保證排膠或脫脂的徹底，這是氧化鋁陶瓷內(nèi)氣泡的主要氣體來源。在傳統(tǒng)工藝中，造粒液或膠體的使用量在氧化鋁重量的5%-10%之間，雖然這些造粒液或膠體可以進行5次左右的重復使用，但這類物質(zhì)對生產(chǎn)環(huán)境有一定的污染，同時因為在坯體內(nèi)的膠體或造粒液不能夠徹底清除，在進行高溫燒結(jié)時殘留的部分膠體或造粒液除生成二氧化碳或水蒸汽外還有部分生成碳黑影響氧化鋁陶瓷的透光率。本方法是在氧化鋁坯體成型時不使用任何膠體或造粒液，并在成型坯體預燒后置于抑制劑離子水溶液中以實現(xiàn)抑制劑的引入。該方法省去了傳統(tǒng)工藝中的膠體或造粒液的使用及排膠或脫脂工藝，降低了成本并減少了生產(chǎn)工序。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過本工藝和生產(chǎn)方法，不再需要膠體的使用也不需要排膠工序，并在引入抑制劑時，排除了硝酸根或氯離子的使用，減少環(huán)境污染的同時降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的通過浸滲坯體制備氧化鋁陶瓷的方法，按照如下步驟進行(1)，將α-氧化鋁粉末成型，制備陶瓷坯體，所述陶瓷坯體采用高壓壓鑄成型；
(2)，將壓鑄成型的陶瓷坯體進行預燒結(jié)處理，預燒溫度為900-1250°C，保溫時間為O. 5-5小時；(3)，將預燒處理后的陶瓷坯體自然降溫到50_75°C后浸入抑制劑溶液中浸滲，浸滲時間為3-8小時，浸滲溫度為25-60°C恒溫浸滲；(4)，將浸滲后的坯體去除表面水后干燥，干燥溫度為30-100°C，干燥時間為30-60小時；(5)，將干燥后的陶瓷坯體置于爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1700-1900°C，保溫時間為2-4小時，得到半透明氧化鋁陶瓷。所述的α -氧化鋁粉末純度為99. 9%_99. 99%,粒徑不超過20nm。所述陶瓷坯體成型采用粉末高壓壓鑄成型，所述壓力為350_550MPa。 所述抑制劑水溶液為飽和氫氧化鈣水溶液。本發(fā)明的有益效果是該方法節(jié)省了用于坯體成型的膠體或造粒液的使用也避免了在燒結(jié)過程中因膠體或造粒液殘留而有碳黑的產(chǎn)生并避免了因有機物的去除或硝酸根或氯離子在燒結(jié)時的氨氣或氯氣的污染。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種通過浸滲坯體制備氧化鋁陶瓷的方法，下面通過具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細描述。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的通過浸滲坯體制備氧化鋁陶瓷的方法，按照如下步驟進行(1)，將α-氧化鋁粉末成型，制備陶瓷坯體，所述陶瓷坯體采用高壓壓鑄成型；所述的α-氧化鋁粉末純度為99. 9%-99. 99%，粒徑不超過20nm。在本發(fā)明的其它方式中，α -氧化鋁粉末純度為85%以上均可，當選用純度低的氧化鋁時，其內(nèi)的其它物質(zhì)可以根據(jù)需要是二氧化硅，氧化鈣，氧化鎂，氧化鋅、或稀土氧化物等用于改善氧化鋁陶瓷性能的物質(zhì)。所述陶瓷坯體成型采用粉末高壓壓鑄成型，所述壓力為350_550MPa，在實際工業(yè)生產(chǎn)中優(yōu)選為500-550MPa。在其它實施方式中也可以選擇其它成型方式，比如高壓注射成型等方式也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的。(2)，將壓鑄成型的陶瓷坯體進行預燒結(jié)處理，，預燒溫度為900-1250°C，保溫時間為O. 5-5小時；最佳時間為2-4小時，預燒溫度的選擇依待制造部件而有所區(qū)別，特別是當一個陶瓷產(chǎn)品是由多個部件組成時，用于裝配入內(nèi)部的部件的預燒溫度高于處于外部的部件溫度，其溫差一般在150-200°C之間。(3)，將預燒處理后的陶瓷坯體自然降溫到50_75°C后浸入抑制劑溶液中浸滲，浸滲時間為3-8小時，浸滲溫度為25-60°C恒溫浸滲；若選用不是純度的氧化鋁粉末，在粉末中包含有鈣元素時，可以省略這一工序。(4)，將浸滲后的坯體去除表面水后放入烘箱干燥，干燥溫度為30-100°C，干燥時間為30-60小時；在本發(fā)明中也可以選用其它干燥方式但不能選用通風干燥，通風干燥的預燒后坯體在燒結(jié)過程中的廢品率高于30%，其原理不明。(5)，將干燥后的陶瓷坯體置于爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1700-1900°C，保溫時間為2-4小時，得到透明氧化鋁陶瓷。在制備過程中所使用的爐子在預燒和燒結(jié)兩工序中可以采用不同的爐型也可以選用相同的爐型。現(xiàn)使用的爐型均可以使用本發(fā)明沒有特別限定，但優(yōu)選氫氣爐，主要是因為氫氣爐的溫度升高快和產(chǎn)物為水可以吸收在煉制過程中從坯體內(nèi)逸出的氣體，減少這部分氣體在高溫情況下同坯體表面再反應發(fā)生。而電爐等就不具有此優(yōu)勢。所述抑制劑水溶液為飽和氫氧化鈣水溶液。 以上所述僅是對本發(fā)明技術(shù)方案的具體描述，當然本領域的技術(shù)人員可以根據(jù)本技術(shù)方案進行改進，這些改進應當被認為是本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.通過浸滲坯體制備氧化鋁陶瓷的方法，其特征在于按照如下步驟進行 (1)，將a-氧化鋁粉末成型，制備陶瓷坯體，所述陶瓷坯體采用高壓壓鑄成型； (2)，將壓鑄成型的陶瓷坯體進行預燒結(jié)處理，預燒溫度為900-1250°C，保溫時間為0.5-5小時； (3)，將預燒處理后的陶瓷坯體自然降溫到50-75°C后浸入抑制劑溶液中浸滲，浸滲時間為3-8小時,浸滲溫度為25-60°C恒溫浸滲； (4)，將浸滲后的坯體去除表面水后干燥，干燥溫度為30-100°C，干燥時間為30-60小時； (5)，將干燥后的陶瓷坯體置于爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1700-1900°C，保溫時間為2-4小時，得到半透明氧化鋁陶瓷。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通過浸滲坯體制備氧化鋁陶瓷的方法，其特征在于所述的a -氧化鋁粉末純度為99. 9%-99. 99%，粒徑不超過20nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的通過浸滲坯體制備氧化鋁陶瓷的方法，其特征在于所述陶瓷坯體成型采用粉末高壓壓鑄成型，所述壓力為350-550MPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通過浸滲坯體制備氧化鋁陶瓷的方法，其特征在于所述壓力為 500-550MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通過浸滲坯體制備氧化鋁陶瓷的方法，其特征在于所述抑制劑水溶液為飽和氫氧化鈣水溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通過浸滲坯體制備氧化鋁陶瓷的方法，其特征在于所述的爐型為氫氣爐。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通過浸滲坯體制備氧化鋁陶瓷的方法，其特征在于所述的干燥采用烘箱干燥。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過浸滲坯體制備氧化鋁陶瓷的方法，將α-氧化鋁粉末成型，制備陶瓷坯體，將陶瓷坯體進行預燒結(jié)處理，將預燒處理后的陶瓷坯體自然降溫后浸入抑制劑溶液中浸滲，將浸滲后的坯體去除表面水后干燥，將干燥后的陶瓷坯體置于爐中燒結(jié)，得到半透明氧化鋁陶瓷。
文檔編號C04B35/622GK102674818SQ201210189159
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者呂冠軍, 林韓邦, 王忠節(jié), 王節(jié)強, 王節(jié)遠 申請人:寧波泰格爾陶瓷有限公司