[发明专利]假蓝宝石质陶瓷及其合成方法

说明书

本发明公开了假蓝宝石质陶瓷及其合成方法，假蓝宝石质陶瓷的原料包括如下质量百分比的组分：风积沙35‑40％，氧化铝22‑26％，氧化镁35‑40％，以上各组分的质量百分比之和为百分之百。假蓝宝石质陶瓷的合成方法，按质量比例称取原料和烧结助剂后混合球磨、造粒、烧结、保温，随炉冷却到室温，获得假蓝宝石质陶瓷。采用本发明原料和合成方法烧结合成假蓝宝石陶瓷，烧结温度降低，烧结坯体不易开裂，假蓝宝石相含量大幅提高。此外，合成的假蓝宝石质陶瓷密度高，具有优异的陶瓷使用性能。

技术领域：

本发明涉及一种陶瓷及其合成方法，特别是涉及一种假蓝宝石质陶瓷及其合成方法。

背景技术：

假蓝宝石(4MgO·5Al₂O₃·2SiO₂)在MgO-Al₂O₃-SiO₂三元系统中是稳定相，具有较高的化学稳定性、硬度和适中的热膨胀性能，可用于金属与陶瓷的封接以及制造防护材料和装饰材料等。但是，采用石英、氧化铝和氧化镁等原料烧结合成假蓝宝石陶瓷非常困难，主要表现在，能够形成假蓝宝石晶体的化学组成范围很窄；假蓝宝石相的含量低，经常伴生有尖晶石、堇青石等中间相以及残留的石英相，残留石英容易引起陶瓷坯体开裂。即使在1450℃烧结6小时，假蓝宝石相的含量最高只能达到70％；此外，陶瓷坯体烧结致密化困难，合成的假蓝宝石陶瓷密度低，密度只能达到2.0-2.3g/cm³，显著降低陶瓷的力学性能，弯曲强度低于50MPa，维氏硬度不超过450HV，另外陶瓷表面的平整度、光洁度也较差，严重影响陶瓷的使用范围。

发明内容：

本发明的第一个目的在于提供一种假蓝宝石晶体含量高、密度高、烧结容易的假蓝宝石质陶瓷。

本发明的第二个目的在于提供一种假蓝宝石晶体含量高、密度高、烧结容易的假蓝宝石质陶瓷的合成方法。

本发明的第一个目的由如下技术方案实施：假蓝宝石质陶瓷，其原料包括如下质量百分比的组分：风积沙35-40％，氧化铝22-26％，氧化镁35-40％，以上各组分的质量百分比之和为百分之百。风积沙中石英的质量百分含量为80-85％。

所述的假蓝宝石质陶瓷，其原料还包括有质量百分比为不大于6％的高岭土，且各原料组分的质量百分比之和为百分之百。

所述的假蓝宝石质陶瓷，其烧结助剂为占所述原料质量总和的百分比不大于6％的钛白粉；或者为占所述原料质量总和的百分比不大于6％的稀土氧化物；或者为钛白粉和稀土氧化物的组合物，其中，钛白粉占所述原料质量总和的百分比不大于6％，稀土氧化物占所述原料质量总和的百分比不大于6％。

优选的，所述的假蓝宝石质陶瓷，其烧结助剂为占所述原料质量总和的百分比为2-4％的钛白粉；或者为占所述原料质量总和的百分比为2-4％的稀土氧化物；或者为钛白粉和稀土氧化物的组合物，其中，钛白粉占所述原料质量总和的百分比为2-4％，稀土氧化物占所述原料质量总和的百分比为2-4％。

具体的，所述稀土氧化物为氧化镧、氧化铈、氧化钕、氧化钇或氧化钆中的任意一种。

本发明的第二个目的由如下技术方案实施：假蓝宝石质陶瓷的合成方法，按质量比例称取原料和烧结助剂后混合球磨2-5小时，然后造粒并在50-90MPa的压力下成型制得坯体；将所述坯体在1250-1450℃烧结2-6小时后，降温到950-1100℃并保温1-3小时，随炉冷却到室温，获得假蓝宝石质陶瓷。

具体的，所述原料包括如下质量百分比的组分：风积沙35-40％，氧化铝22-26％，氧化镁35-40％，以上各组分的质量百分比之和为百分之百。

优选的，所述原料还包括有质量百分比为不大于6％的高岭土，且各原料组分的质量百分比之和为百分之百。