[发明专利]一种低温下烧结制备致密的单相或复相莫来石陶瓷的方法

说明书

本发明公开了一种低温下烧结制备致密的单相或复相莫来石陶瓷的方法，其特征在于，在容器中加入硅烷偶联剂，使γ‑Al₂O₃分散到甲苯或乙醇溶液中，反应得到的溶液用洗涤后干燥，得到γ‑Al₂O₃粉体；将其分散到乙醇水溶液中超声，分两次加入正硅酸四乙酯进行反应，完成包覆过程，洗涤干燥，得到Al₂O₃@SiO₂前驱体；加入可选的其它第二相物质，进行烧结，得到单相或复相的莫来石陶瓷。本发明为致密莫来石的低温烧结方法，该方法操作简单、无污染、重复性好、耗能低、安全性高，1100℃制备的莫来石纯度高、力学性能优异，是一种很好的高温基体材料。

技术领域

本发明涉及一种低温下烧结制备致密的单相或复相莫来石陶瓷的方法，属于莫来石技术领域。

背景技术

莫来石(3Al₂O₃·2SiO₂)是一系列由铝硅酸盐组成的矿物系统，莫来石是Al₂O₃-SiO₂系统中唯一稳定的二元化合物。莫来石陶瓷具有熔点高、热膨胀系数小、抗蠕变、抗热震性能好，电绝缘性优良等优异的物理性能，使它具有极其广泛的用途，可作为高温结构材料、红外透明窗口、微电子基底材料等。莫来石基复合材料也可用于电磁屏蔽、吸波等领域，但较高的烧结温度不仅耗能，而且阻碍了莫来石和易反应或热稳定差的第二相的复合。因此探索低温烧结莫来石陶瓷的方法对于降低能耗，拓宽莫来石基复合材料的应用有着重要的意义。

目前莫来石陶瓷材料的制备主要采用反应烧结工艺，一般是将含有铝和硅的骨料或溶胶-凝胶法获得的干凝胶经过高温烧结获得。莫来石的形成温度低，导致莫来石成相温度低于致密化温度，制备的莫来石陶瓷中孔隙率大、致密度低，因此力学性能较差。中国专利CN200610037701.8(公开2006.08.02)公开一种低温烧结莫来石的方法该方法是以正硅酸乙酯和硝酸铝为原料形成莫来石单相凝胶，在980-1000℃预烧转化为莫来石，再在莫来石陶瓷中加入2-5％莫来石单相凝胶作为晶种进行烧结，在1400℃制备了莫来石。该方法的优点是莫来石单相凝胶溶液与莫来石原料混合，混合均匀性高于直接将莫来石晶种陶瓷粉料与莫来石原料混合，从而莫来石烧结温度可有效降低相较传统温度。其缺点是空隙率最高达到25％，力学性能差。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种低温下烧结制备致密的单相或复相莫来石陶瓷的方法。

为了解决上述问题，本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种低温下烧结制备致密的单相或复相莫来石陶瓷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：γ-Al₂O₃的表面改性：搭建冷凝装置，在容器中加入硅烷偶联剂，再加入γ-Al₂O₃和甲苯或乙醇溶液超声，使γ-Al₂O₃分散到甲苯或乙醇溶液中，在惰性气氛保护下反应，得到的溶液用乙醇离心洗涤后干燥，得到表面改性的γ-Al₂O₃粉体；

步骤2)：Al₂O₃@SiO₂粉体的制备：将步骤1)得到的γ-Al₂O₃粉体分散到乙醇水溶液中超声，调节pH值至1～6；一次或分多次加入正硅酸乙酯进行反应，完成包覆过程，然后用乙醇和水轮流洗涤后干燥，得到Al₂O₃@SiO₂前驱体；

步骤3)：莫来石的烧结：在步骤2)得到的Al₂O₃@SiO₂前驱体中，加入可选的其它第二相物质，进行烧结，得到单相或复相的莫来石陶瓷。