[发明专利]一种由薄姆石粉体直接烧结Al2O3陶瓷的方法

说明书

本发明的目的在于提供一种免除粉体煅烧过程、直接利用原料前驱体烧结Al₂O₃陶瓷材料的方法。包括如下步骤：选择适当粒径（平均粒径1‑3μm）的薄姆石粉体为原料，将其与一定量的烧结助剂湿法球磨混合后，在一定温度下干燥，再经研磨、过筛得到混合粉料。将所得粉料干压成型后，放置于电炉中升温至预定温度保温一定的时间,冷却后就得到致密的Al₂O₃陶瓷样品。与现有技术相比，本发明最大的特点是：利用粒径适当的薄姆石粉体为原料直接烧制Al₂O₃陶瓷，不必将原料先煅烧合成α‑Al₂O₃粉体，简化了工艺过程，降低了烧结成本，适合规模化生产。

技术领域

本发明属于新型无机非金属材料领域，更具体地，涉及一种新型的烧结Al₂O₃陶瓷的方法。

背景技术

Al₂O₃陶瓷是一种以α-Al₂O₃为主晶相的陶瓷材料，根据其中Al₂O₃含量的多少可分为99瓷、95瓷、85瓷和75瓷等。由于Al₂O₃陶瓷熔点高、硬度大、绝缘电阻大、化学稳定性好，被广泛应用于耐磨材料、高温结构材料、电绝缘材料和耐化学腐蚀材料等，比如水龙头阀芯、金属陶瓷刀具、化工填料球、介质基板、耐腐蚀涂层、人造骨头、关节和牙齿、航天飞机的热防护系统……总之，Al₂O₃陶瓷是目前应用最广的新型陶瓷材料，因此，其生产和制备工艺也越来越受到科技工作者的重视。

现在制备Al₂O₃陶瓷的一般工艺过程是：首先，将原料前驱体（包括氢氧化铝、γ-氧化铝，薄姆石等）在高温下煅烧合成α-Al₂O₃粉体，然后，将所得的α-Al₂O₃粉体按照配方要求与一定量的添加剂混合后获得所需粉料，在一定条件下成型、烧结，得到最终的Al₂O₃陶瓷。由于需要两次高温处理过程（一次粉体煅烧，一次陶瓷烧结），能源消耗比较大，生产成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种免粉体煅烧过程、直接利用原料前驱体烧结Al₂O₃陶瓷材料的方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：选择适当粒径的薄姆石粉体为原料，将其与一定量的烧结助剂湿法球磨混合后，在一定温度下干燥，再经研磨、过筛得到混合粉料。将所得粉料干压成型后，放置于电炉中升温至预定温度保温一定的时间，冷却后就得到致密的Al₂O₃陶瓷样品。

上述技术方案中：薄姆石粉体的平均粒径为1-3μm，烧结助剂为MgO、TiO₂等。

上述技术方案的混合工艺参数：球磨时间为16-24h，球磨介质为去离子水和氧化锆球，料：水：球=1:2:3。

上述技术方案的干燥工艺参数：干燥温度为100-120 ^oC。

上述技术方案中的成型和烧结的工艺参数：成型的压力为100-150MPa，烧结温度为1550-1650 ^oC，升温速率为2-5 ^oC/min，保温时间为2-4h,，然后以2℃/min的降温速率降温至600℃后自然冷却，即可得到致密的Al₂O₃陶瓷样品。