[发明专利]一种降低99氧化铝陶瓷烧结温度的方法

说明书

一种降低99氧化铝陶瓷烧结温度的方法，属于特种陶瓷制造领域。所述方法如下：称取99~99.9份氧化铝和0.1~1份氧化锂，加入球磨机中，倒入溶剂，球磨，然后在烘箱中干燥，然后放入金属模具中，压制成条状或圆片状，然后升温至1350~1550℃，保温1~3 h进行烧结，获得致密的99氧化铝陶瓷。本发明的优点是：本发明是将Li₂O作为99氧化铝陶瓷的烧结助剂进行研究，发现加入少量Li₂O，在1450℃保温3小时，可以获得表面光滑平整、致密度达到96%以上的99氧化铝陶瓷基板和99氧化铝陶瓷件，烧结温度从1750℃降低到1450℃，降低了生产能源成本、延长窑炉的使用寿命。

技术领域

本发明属于特种陶瓷制造领域，具体涉及一种降低99氧化铝陶瓷烧结温度的方法。

背景技术

氧化铝作为较早开始利用的无机非金属材料，具有较低的比重和良好的高温稳定性，较好的耐磨、耐腐蚀、耐高温及电绝缘性能，可用作磨料、磨具、刀具、轴承、喷嘴、真空器件、电路基板和生物陶瓷。例如Pt- Rh热电偶保护管、铂丝电阻温度计保护管、压制和锻造用型材、火箭喷管、坩埚、纯金属锰的蒸馏装置、电子管钨丝支撑架、金属拔丝模、合成纤维导丝轮、泥水泵套环、球磨机瓷球、湿式旋流器喷出口、火花塞等。99氧化铝陶瓷基板或99氧化铝陶瓷结构件通常需要在较高的烧结温度（≥1750 ℃）下进行烧结。由于烧结温度极高，超过一般连续式电热隧道窑的极限使用温度（1680 ℃），现有的连续式电热隧道窑不能满足烧结要求，必须采用间歇式氢气气氛炉或传统热压烧结炉，而气氛炉或热压烧结的方法都对设备要求高，产量少，成本高。过高的烧结温度，除能源成本消耗较高以外，窑炉和窑具损耗大。

专利公告号CN1533999，公开日20041006“低温烧结的99氧化铝陶瓷及其制造方法和用途”里将Y₂O₃、ZrO₂、MgO中的两种或三种混合组成助烧剂来降低99氧化铝陶瓷的烧结温度，但该专利中并未提到可以使用Li₂O作为99氧化铝陶瓷的烧结助剂。论文《氧化铝陶瓷烧结助剂研究概述》（江苏陶瓷，2012(8)20-23）提到氧化铝陶瓷烧结助剂可分为单相烧结助剂、二元烧结助剂以及三元、四元、五元烧结助剂体系，其中单相烧结助剂有Ti、Nb、Co、Ge、Mn、Ca、Y、Tb、Ce、Zr、Co，但并未提及Li₂O可以作为99氧化铝陶瓷的烧结助剂。专利公布号CN102627447A，公开日20120808“一种低温热压快速烧结高热导率氧化铝基透明陶瓷的方法” 公布了一种以二氧化硅和碳酸锂作为烧结助剂，用放电等离子烧结法制备高热导率氧化铝基透明陶瓷的方法。专利公告号 CN101654366A，公开日20100224“复合助烧剂及其用于低温纳米晶陶瓷的方法”公开了烧结助剂包括Lu，Na，Ca，In，Mg，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，Bi，使用至少两种烧结助剂，适用于经过二元或三元掺杂的CeO₂、ZrO₂纳米晶陶瓷。

发明内容

本发明的目的是为了解决99氧化铝陶瓷烧结温度较高的问题，提供一种降低99氧化铝陶瓷烧结温度的方法，该种方法采用了一种新的烧结助剂Li₂O，可使烧结温度显著降低。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种降低99氧化铝陶瓷烧结温度的方法，所述方法如下：按照质量份数称取99~99.9份氧化铝和0.1~1份氧化锂，将氧化铝和氧化锂加入球磨机中，倒入蒸馏水或无水乙醇作为溶剂，溶剂与氧化铝和氧化锂两者的质量比为3~10:1，球磨 0.5~24 h，然后在烘箱中干燥0.5~12 h，干燥温度为80 ℃~200 ℃，干燥后的粉料放入金属模具中，在100-300 MPa下压制成条状或圆片状，以0.5~3 ℃/min升温，升温至1350 ℃~1550 ℃，在此温度下保温1~3 h进行烧结，获得致密的99氧化铝陶瓷。