[发明专利]一种降低陶瓷烧结温度的配方

说明书

本发明公开了一种降低陶瓷烧结温度的配方，按重量份数包括：氧化铝100份，烧结助剂12‑15份，纳米二氧化钛7‑9份，氧化锂1‑1.4份；其中，烧结助剂按质量百分数包括：氧化镁11.5％‑11.8％、氧化钙8.2％‑9.3％、氧化镍0.1％‑0.2％、氧化钇12.5％‑23.2％、碳酸钡0.4％‑0.7％、氧化钡0.3％‑0.5％、氧化铜0.3％‑0.5％、余量为煅烧高岭土。本发明选择的烧结助剂可以在烧结过程中形成多元低温共熔氧化物，配合纳米二氧化钛，不仅有效降低了陶瓷的烧结温度，减少了能耗，还保证了陶瓷的机械性能。

技术领域

本发明属于特种陶瓷制造技术领域，具体涉及一种降低陶瓷烧结温度的配方。

背景技术

氧化铝陶瓷是目前世界上生产量最大、应用面最广的陶瓷材料之一，具有机械强度高、电阻率高、电绝缘性好、硬度和熔点高、抗腐蚀性好、化学稳定性优良等性能，基于氧化铝陶瓷一系列的优良性能，其广泛应用于机械、电子电力、化工、医学、建筑以及其他高科技领域。目前，氧化铝陶瓷的制备主要采用烧结工艺。

然而氧化铝的熔点超过2000摄氏度，因此现有的陶瓷烧结工艺烧结温度普遍在非常高，高温不仅能量消耗巨大，且会显著降低窑炉与窑具的使用寿命。烧结温度越高，烧结时间越长，能耗就越高，根据热平衡计算，烧结温度每降低100℃，则单位产品热消耗可降低10％以上；烧结时间每缩短10％，则产量增加10％，热消耗降低4％；因此，研究如何降低陶瓷的烧结温度是十分有意义的。

发明内容

为了有效降低陶瓷的烧结温度，本发明提供了一种降低陶瓷烧结温度的配方及方法，具体是通过如下技术方案实现的：

本发明一个方面在于提供了一种降低陶瓷烧结温度的配方，按重量份数包括：氧化铝100份，烧结助剂12-15份，纳米二氧化钛7-9份，氧化锂1-1.4份；

进一步地，所述氧化铝粒径不大于4μm；其中，粒径范围在0.5-2.5μm的氧化铝粉含量大于75％。

粉状物在制备过程中会产生各种晶格缺陷，使晶格活化，因此具有较高的表面自由能，表面自由能是烧结的内在动力，而过细的氧化铝粉制备工艺难度大，成本增加，综上，本发明选择了粒径较细的氧化铝粉作为反应原料，一定程度上可以降低氧化铝的烧结温度。

进一步地，烧结助剂包括：氧化镁、氧化钙、氧化镍、氧化钇、碳酸钡、氧化钡、氧化铜、煅烧高岭土。

氧化镁、氧化钙、氧化钡等成分作为烧结助剂可以在烧结过程中形成多元低温共熔氧化物，由于液相的生成温度低，从而降低了氧化铝陶瓷的烧结温度；氧化铜、氧化镍还可抑制晶粒的过分生长，保证的最终制得的陶瓷的机械性能。

纳米二氧化钛与刚玉(α-A₂O₃)有相近的晶格常数，同时是变价氧化物，在还原气氛中，四价钛被还原为三价钛，从而固溶与刚玉中，在部分还原气氛中，A₂O₃与TiO₂可形成A₂O₃-TiO₂固溶体，在烧结过程中，通过变价作用，使刚玉晶体内部产生晶格缺陷，活化晶格，促进烧结。

进一步地，所述烧结助剂按质量百分数包括：氧化镁11.5％-11.8％、氧化钙8.2％-9.3％、氧化镍0.1％-0.2％、氧化钇12.5％-23.2％、碳酸钡0.4％-0.7％、氧化钡0.3％-0.5％、氧化铜0.3％-0.5％、余量为煅烧高岭土。

进一步地，所述煅烧高岭土是将高岭土置于煅烧炉中675℃煅烧4.5h所得。

本发明另一个方面在于提供了一种降低陶瓷烧结温度的方法，包括以下步骤：

1)按配方称取各原料备用；

2)将烧结助剂和纳米二氧化钛混合均匀，混合粉末研磨至粒径为95-125目；