[发明专利]低温合成钇铝石榴石陶瓷粉体的方法

说明书

本发明涉及一种低温合成钇铝石榴石陶瓷粉体的方法，包括步骤：将稀土氧化物和含铝化合物置于搅拌球磨机中，以130‑150r/min的速度球磨1‑2h，之后过80目筛，得到粉料；其中，稀土氧化物为Y₂O₃或Er₂O₃和Y₂O₃两者的混合物；将粉料放入砂磨机中，以2200‑2700r/min的转速研磨3‑4h，之后过滤脱水并烘干，得到颗粒粒径为20‑50nm的超细粉体；将超细粉体在1100‑1200℃保温5‑7小时，得到钇铝石榴石陶瓷粉体。本发明制备得到的钇铝石榴石陶瓷粉体化学成分稳定，为单一石榴石结构，粒度分布在20‑120μm。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种低温合成钇铝石榴石陶瓷粉体的方法。

背景技术

钇铝石榴石Y₃Al₅O₁₂(YAG)具有优良热学性能以及热稳定性，所以被认为是热障涂层材料的一种潜在候选物。研究表明，利用稀土元素(Gd、Er、Yb等)进行Y³⁺位掺杂可以进一步提高Y₃Al₅O₁₂的热物理性能，如利用Er³⁺部分取代Y³⁺位，可有效的降低钇铝石榴石的热导率。

目前，YAG粉体的制备方法主要有固相法、溶胶-凝胶法(Sol-gel)、溶剂(水)热法、共沉淀法、机械化学合成法、喷雾热解法，利用以上方法得到超细粉体，再通过高温1600℃以上常压或真空烧结得到钇铝石榴石陶瓷粉体。然而采用以上方法制备钇铝石榴石陶瓷粉体时，存在以下缺陷。采用溶胶-凝胶法制备粉体时，由于溶胶-凝胶法所用的有机原料成本高，反应过程不易控制，且制备的YAG前驱体凝胶洗涤困难，干燥时易形成二次颗粒，前驱体在热处理时会引起粉体颗粒的硬团聚，使得最终制备粉体的分散性较差，烧结活性不理想，未能得到透明性良好的陶瓷体材料。采用溶剂热合成法制备粉体时，由于该方法对设备等条件要求严格，生产成本高，所以不宜于批量生产。固相法是一种常用的粉体制备方法，利用普通球磨法将原料球磨20-24h得到混合均匀且粒度在1-10μm的粉体，该方法具有工艺简单、效率高、成本低、易批量生产等优点；然而利用固相法得到的粉体在合成钇铝石榴石时，由于一般的球磨固相法得到的混合物粉体粒度大、活性低且混合均匀性差，因此合成温度高，保温时间长，需要真空烧结，一般需要在1600℃保温20h以上才能合成，或是1800℃以上真空烧结，工艺条件要求且生产成本高，而且合成的粉料性能并不理想。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明目的在于提供一种低温合成钇铝石榴石陶瓷粉体的方法，采用该方法制备得到的钇铝石榴石陶瓷粉体化学成分稳定，为单一石榴石结构，粒度分布在20-120μm。

为实现上述目的，本发明提供了一种低温合成钇铝石榴石陶瓷粉体的方法，包括步骤：S1：将稀土氧化物和含铝化合物置于搅拌球磨机中，以130-150r/min的速度球磨1-2h，之后过80目筛，得到粉料；其中，稀土氧化物为Y₂O₃或Er₂O₃和Y₂O₃两者的混合物；S2：将粉料放入砂磨机中，以2200-2700r/min的转速研磨3-4h，之后过滤脱水并烘干，得到颗粒粒径为20-50nm的超细粉体；S3：将超细粉体在1100-1200℃保温5-7小时，得到钇铝石榴石陶瓷粉体。需要说明的是，本发明采用的Al(OH)₃、Al₂O3、Er₂O₃、Y₂O₃的化学纯度≥99.99％。

优选地，S1中，含铝化合物为Al(OH)₃和/或Al₂O₃，优选为Al(OH)₃。