[发明专利]一种高纯镁铝尖晶石粉体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高纯镁铝尖晶石纳米颗粒粉体的制备方法，其方案为：将含镁的无机盐与含铝的无机盐按Al₂O₃:MgO的物质的量比为(1‑4)：1溶解在水中，混合均匀，300‑600℃干燥脱水得到前驱体，在850‑1500℃煅烧处理，即得到高纯镁铝尖晶石纳米粉体。本发明工艺简单，易于工业化生产，所制备的镁铝尖晶石粉体镁铝比可调、粉体颗粒大小可控和纯度高，特别适合用于制备透明陶瓷。

技术领域

本发明属于陶瓷粉体材料技术领域，具体涉及一种高纯镁铝尖晶石粉体。

背景技术

镁铝尖晶石属于面心立方晶系，空间群为Fd3m，晶格常数为(针对不同镁铝比的尖晶石晶胞大小)，最高熔点为2135℃。由镁铝尖晶石粉体制备的镁铝尖晶石透明陶瓷材料，不仅具有极好的耐高温、耐腐蚀、耐磨损、抗冲击、高硬度、高强度、良好的电绝缘性和较小的线膨胀系数；而且具有蓝宝石晶体相近的光学性能，在紫外光、可见光和红外波段具有良好的光学透过率。这些优异的性能决定了镁铝尖晶石透明陶瓷可用于导弹双波段制导(紫外、红外)光学整流罩，透明装甲，光电对抗，瓦斯探测器窗口，棱镜，投影电视发光基片等；此外也可用于传声介质材料，光纤传感材料，电子元器件的绝缘骨架、红外波窗口材料等。因此，镁铝尖晶石透明陶瓷具有广阔的应用前景，而制备高性能镁铝尖晶石透明陶瓷的关键是采用高质量的镁铝尖晶石粉体做原料。因此制备高纯、超细、化学均匀性好和烧结活性高的镁铝尖晶石粉体成为一项重要的研究课题。

目前，制备镁铝尖晶石粉体通常采用高温固相法、共沉淀法、溶剂蒸发法、溶胶-凝胶法等方法。这些制备技术都存在一定局限性：固相法(CN102936022A)成本低廉、工艺简单，但存在转换率低、平均粒径大、形貌难以控制的问题；共沉淀法(李阳,李伟坚,庄迎,等.超细镁铝尖晶石粉体制备及表征[J].过程工程学报,2009,(S1):177-180)获得粉体活性高、组分均匀，但粉体分散性差，易形成硬团聚；溶剂蒸发法基本解决了颗粒分散性问题，但是粉体多为中空结构，影响粉体的应用；溶胶-凝胶法产品纯度高，但是粉体分散困难(YeG,et al.J.Am.Ceram.Soc.,2005,88(11):3241-3244)。

发明内容

本发明的目的是提供一种高纯镁铝尖晶石纳米颗粒粉体的制备方法，包括以下步骤：

1)将可溶于水的铝无机盐和镁无机盐按Al₂O₃：MgO的物质的量比(1～4)：1溶解在水中，混合均匀，并在300～600℃干燥脱水，得到前驱体；

2)将所述前驱体在850～1500℃条件下进行煅烧，即得到高纯镁铝尖晶石纳米粉体。

优选的，所述铝无机盐为NH₄Al(SO₄)₂、Al₂(SO₄)₃或Al(NO₃)；

进一步优选的，所述铝无机盐的纯度大于99.5wt％，所含金属杂质的浓度低于500ppm。

优选的，所述镁无机盐为MgSO₄或Mg(NO₃)₂；

进一步优选的，所述镁无机盐的纯度大于99.5wt％，所含金属杂质的浓度低于1000ppm。

优选的，将所述铝无机盐和镁无机盐按Al₂O₃：MgO的物质的量比1-3.5：1溶解在水中。

优选的，所述镁无机盐在水中的质量分数为20-100g/L。