[发明专利]一种含新型四组份烧结助剂的氧化铝陶瓷组合物

说明书

技术领域

本发明涉及氧化铝陶瓷制造方法，特别是关于一种含烧结助剂的氧化铝陶瓷组合物。

背景技术

氧化铝陶瓷具有化学性能稳定、机械强度高、硬度大、耐高温、耐磨性好、电绝缘能力高、抗氧化、力学性能良好、原料蕴藏丰富、价格低廉等许多优点，是一种应用领域最广、用量最大、应用发展潜力大的高性能多用途工程陶瓷，广泛应用于机械化工、电子、航空和国防等各个领域[E.Medvedovski，Wear-resistant engineering ceramics，Wear，249，2001，821-828；Boutin P.，Arthroplastie Totale de Hance par Prosthes en Alumine Fritte，Rev.Chir.Orthop.，1972，58：229-246.]，有“陶瓷王”之称。

在工业生产中，气动元件家族中的控制阀、分配阀一直是气动控制系统中的薄弱环节；其主要原因是因运动部件容易磨损失效。这些运动部件的传统材料是铝台金材料，虽然重量轻，耐腐蚀但表面硬度低，易磨损。如果采用氧化铝陶瓷材料作为工业阀门的阀芯元件，比金属、合金阀芯元件更耐腐蚀和耐磨损，能够大大提高其使用寿命，经测试使用寿命可达20万次以上。为了适应当前水资源日益匮乏的挑战，对水龙头旋塞的密封性、耐磨损性和耐腐蚀性提出了更高的要求，传统的塑料阀芯或不锈钢球阀芯在较差的水质条件下，操作的舒适感、密封性下降、磨损加剧，易出现漏水、滴水现象。而优质的陶瓷阀芯的水龙头手感舒适、使用寿命长(优质陶瓷阀芯开关次数可达到100万次以上)，北京市早在1996年就发布条例在新建的住宅楼中强制性要求开发商安装陶瓷阀芯水龙头。

机械设备中的动密封是通过两个密封端面材料的旋转滑动而进行的，作为密封端面材料，要求硬度高，耐磨损性能好。另外，两个端面密封材料在旋转运动过程中由于摩擦会产生一定的热量，从而使密封端面的局部温度升高，因此端面材料还必须能够耐受一定的温度。为了避免端面密封材料在旋转滑动过程中产生热应变和热裂，要求端面材料的导热系数高、抗热震性好。氧化铝陶瓷的硬度高、摩擦系数小，作为机械密封端面材料可获得很好的滑动特性。目前，氧化铝陶瓷已经在各类机械密封(特别是化工、水利、机械行业的各类泵)中获得大量的应用，使得机械的使用寿命成倍提高而生产成本、维护费用却大幅度下降。氧化铝陶瓷在机械工业中还被成功地用作各种轴承和切削刀具，氧化铝陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性能及高温力学性能优良、化学稳定性好、不易与金属发生粘结等特点，广泛应用于难加工材料切削、超高速切削、高速干切削和硬切削等。陶瓷刀具的最佳切削速度比硬质合金刀具高3-10倍，可大幅度提高切削加工效率。通过对晶粒尺寸、形貌的控制及多种增韧补强手段，使陶瓷刀具的强度、韧性、抗冲击性能都有了较大提高。陶瓷刀具材料被认为是21世纪最有希望、最有竞争力的刀具材料。

人体硬组织替代材料(如人工髋关节，膝关节，人造牙根、中耳听骨以及其它骨损伤的修复材料)在临床医学上的需要量越来越大，要求这些材料具有良好的生物相容性、抗磨性、机械稳定性、很高的机械强度。羟基磷灰石陶瓷(HA陶瓷)生物陶瓷具有良好的生物活性，与人体的软硬组织能良好结合，固定可靠，但是HA陶瓷的抗磨性和物理机械指标不能够达到硬组织替代材料的标准，不能够单独使用在高机械负荷场合。而氧化铝陶瓷具有较高的机械强度、硬度、耐磨性和化学惰性，在人体内不会受到排异、化学性质稳定、耐腐蚀、不老化，而且氧化铝表面由于亲水性能够形成一层薄薄(＜5um)的水合层，有助于形成生物良好相容的保护膜。此外，在长期存留于机体中的条件下，这种陶瓷能保持物理和生物化学性能，从而构成了无反应植入和长期使用的良好先决条件，因此氧化铝陶瓷作为生物陶瓷在临床上的应用非常广泛，在口腔和骨移植物方面具有特殊的应用前景。