[发明专利]氧化铝基纳米级复相陶瓷的制造方法

说明书

本发明涉及一种以氧化铝为基质的陶瓷制品，特别涉及氧化铝基纳米级复相陶瓷的制造方法。

氧化铝陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、高强度、高硬度的特点，是一种绝缘体，在100℃时，电阻率为2×10¹⁷Ω·M，现有的氧化铝陶瓷是不导电的。日本专利JP 0495388提供一种掺碳的粘土质陶瓷，在粘土中掺入0.5～3%（重量）碳黑，经烧结制成微波发热元件。

本发明的目的在于提供一种氧化铅基纳米级复相陶瓷的制造方法，以Al₂O₃和纳米级C粉末为原料制造具有导电性能的氧化铝基纳米级复相陶瓷，其常温电阻率为0.1～1000ΩM，电阻率的大小是可调整的。

实现本发明目的的技术措施是在Al₂O₃中加入纳米级C粉末，烧结后C分布在Al₂O₃基质晶粒的界面上，由于C是导电导热体，使本复相陶瓷具有导电性能，其导电率随C含量不同而不同。

本发明的特征是：采用的成分配比是含有65～99.5vol%的Al₂O₃（α型或γ型）和35～0.5vol%的C，其中Al₂O₃粉末的平均粒径为0.1～2μm，C粉末的粒径为5～100nm;经混匀后置于还原气氛或隋性气体保护下的烧结炉内，加热至1500～1700℃，无压烧结2～6小时，或热压烧结0.5～2小时制成。上述的Al₂O₃也可采用MgO含量不超过10%（体积百分数）的Al₂O₃-MgO复合粉料替代。

同现有技术比较，本发明的优点是本陶瓷制品具有导电性，电阻率为0.1～1000ΩM，电导率为10～0.001Ω^-1M^-1，且其电阻率随组份中的C含量不同而不同，即电阻率的大小可根据该陶瓷制品用途的不同进行调整，如图1所示。

图1为掺C氧化铝纳米级复相陶瓷电阻率随C体积百分含量的变化图。

图2为C含量的5%（体积百分比）的氧化铝纳米级复相陶瓷断口扫描电镜图象（5000倍）。

实施例1：

制成常温电阻率为36ΩM的氧化铝基纳米级复相陶瓷制品，成分配比：Al₂O₃为95%（体积百分比），C为5%（体积百分比），其中Al₂O₃粉末为α-Al₂O₃，平均粒径为0.1μm，C粉末平均粒径为20nm，按以上配比称量，置于玛瑙球磨罐中，加入酒精，放在高速球磨机上球磨24小时，使之充分混匀，进行干燥，酒精完全挥发后，于1610℃在N₂气氛中热压烧结一小时，压力为30MPa，制成陶瓷制品。

测试结果显示：常温电阻率为36ΩM，电导率为0.028Ω^-1M^-1，抗弯强度为310MPa。断口扫描电镜图象示于图2，放大倍数为5000倍。图象显示出C处于Al₂O₃晶界上，C的分布是连续的，由此也可证实该陶瓷具有导电性。

实施例2：

制造一种具有导电性能的氧化铝基纳米级复相陶瓷，成分配比：Al₂O₃-MgO占82.5%（体积百分比），在Al₂O₃-MgO中MgO占0.25%（重量百分比），C占总量的17.5%（体积百分数），其中Al₂O₃-MgO粉末平均粒径为0.25μm，C粉末平均粒径为100nm，其余条件与实施例1相同。

测试结果：常温电阻率为0.374ΩM，常温电导率为2.675Ω^-1M^-1，抗弯强度为215MPa。