[发明专利]一种氧化铝陶瓷件的粉料及制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化铝陶瓷件的粉料及制备方法，所述粉料由以下重量分数的原料组成70wt％～95wt％Al₂O₃、0wt％～15wt％苏州土、0wt％～8wt％烧滑石、1wt％～8wt％方解石、1wt％～10wt％硅酸锆、0wt％～5wt％锂辉石，其中，所述苏州土和烧滑石不同时取0。本发明要求保护的氧化铝陶瓷材料的粉料制造的产品，同一批次及不同批次烧结后产品的尺寸波动值均小于百分之一。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料制备技术领域，尤其涉及一种氧化铝陶瓷件的粉料及制备方法。

背景技术

氧化铝陶瓷因其具有高硬、高强、耐高温、耐腐蚀等一系列优点，能在各种极限环境下发挥重要作用，是有机高分子材料和金属材料所不可比拟的，其应用领域已发展到工农业生产、国民经济、科学技术各个领域，近几十年来迅速发展起来的空间技术、能源技术、生物医药技术等，也越来越多的应用氧化铝陶瓷，并且其应用领域还在不断拓宽。然而，氧化铝陶瓷件生产合格率低、尺寸精度可控性差的特点极大的限制了其大规模的应用，尤其是复杂形状氧化铝陶瓷件更加难以批量生产，其要求的精度在陶瓷生产过程中很难有效控制，结构件的尺寸精度只能依靠机加工来实现，由于氧化铝陶瓷硬度高、脆性大，复杂结构比如薄壁、曲面结构极难加工，导致其成本高昂、产能严重受限。行业内，复杂形状氧化铝陶瓷件的合格率不到20％，主要原因来自陶瓷成型及烧结工序可控性差的特点。

目前普遍采用的干压、等静压工艺成型的复杂形状氧化铝陶瓷件毛坯尺寸精确性很差，需要留出很大的尺寸余量进行机加工；现有注射成形工艺也难以批量生产氧化铝陶瓷件，主要原因是氧化铝喂料有机物含量高，烧成过程难以完全排除有机物，导致注射成型的氧化铝陶瓷件气孔缺陷多、密度不高，产品性能无法满足要求；而烧结尺寸收缩大导致的陶瓷件收缩性、一致性不可控，更是现有氧化铝陶瓷体系无法克服的难点。这是氧化铝陶瓷体系“娘胎”里带来的毛病，现有氧化铝陶瓷体系烧结收缩高达20％，而尺寸变化温区很窄，只有在10～20度的烧结温区内，氧化铝陶瓷件的尺寸不发生变化，显然烧结温度的波动对其尺寸收缩、变形有极大的影响，也直接制约了氧化铝陶瓷件的产业化进程。因此，需要从源头对氧化铝陶瓷体系进行调整，使其尺寸精度真正可控。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出一种氧化铝陶瓷件的粉料及制备方法，所述粉料具有很宽的烧结温区，在1470℃～1550℃烧结范围内，同一批次及不同批次产品烧结后尺寸波动值均小于百分之一。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种氧化铝陶瓷材料的粉料，由以下重量分数的原料组成70wt％～95wt％Al₂O₃、0wt％～15wt％苏州土、0wt％～8wt％烧滑石、1wt％～8wt％方解石、1wt％～10wt％硅酸锆、0wt％～5wt％锂辉石，其中，所述苏州土和烧滑石不同时取0。

本发明的另一目的提供了一种氧化铝陶瓷件的制备方法，包括以下步骤：

(1)将上述氧化铝陶瓷材料的粉料球磨；

(2)将球磨过的粉体烘干后，放入混炼机中，加入粉体质量分数10％～20％的有机粘结剂，在一定温度下均匀混炼；

(3)将混炼后的原料造粒后，送入高压注射成型机料斗中，施加高温、高压注入精密模具，开模后得到陶瓷毛坯；

(4)将陶瓷毛坯进行脱脂处理；

(5)将脱脂后的陶瓷坯体烘干后，进行排胶处理，再升温进行烧结，即可制得烧结收缩性、一致性可控的氧化铝陶瓷件。

优选的:所述步骤(1)将粉料放入球磨机中进行球磨，所述球磨机为卧式陶瓷球磨机、搅拌磨、砂磨机、V型混料机或气流磨，球磨时间为1～18小时。