[发明专利]纳米添加氧化铝陶瓷的改性方法

说明书

本发明涉及以氧化铝为基料的陶瓷的改性方法。

氧化铝陶瓷是指以氧化铝(Al₂O₃)为主成份的陶瓷，其附加成份(或称为添加剂)可以有：SiO₂、MgO、TiO₂、CaO、BaO和MnO等.

现有的氧化铝陶瓷的生产工艺流程是；

配料——混料——打浆(或造粒)——成型——烧结

所采用的原材料有：Al₂O₃、SiO₂、MgO、TiO₂、BaO和MnO等，原材料的粒度一般为0.2μm以上。

氧化铝陶瓷还根据其主晶相的不同，可以分为刚玉陶瓷，刚玉——莫来石陶瓷及莫来石陶瓷。

氧化铝陶瓷制品具有良好的化学稳定性，高的硬度和耐磨性，以及良好的耐热性。但缺点是：脆性大，热稳定性能(耐温度激变性或抗热震性)差。    

本发明目的是提供一种能降低Al₂O₃陶瓷的脆性，提高其抗热震性、强度和断裂韧性等性能的改性方法。

本发明方法是沿用已有的Al₂O₃陶瓷生产工艺流程：

配料——混料——打浆(或造粒)——成型——烧结

已有的原材料：Al₂O₃、SiO₂、MgO、TiO₂、BaO和MnO，粒度在0.2μm以上。本发明所用Al₂O₃的含量为60～99.99％，且Al₂O₃是主成份，其余的均为添加剂。本发明所用Al₂O₃及添加剂的粒度为10～100nm。

本发明的改性方法是在配料或混料工序时，通过下述的一种或几种方法完成的：

A.直接添加纳米Al₂O₃；

B.用纳米Al₂O₃部分替代原配方中的粗晶Al₂O₃；

C.直接添加一种或几种纳米粒度的添加剂；

D.用相应的纳米粒度的材料部分或全部代替原配方中的一种或几种添加剂；

本发明改性方法的纳米材料的添加或替代量范围为：0.1～40％(wt)；纳米Al₂O₂可以是α相或γ相；纳米SiO₂可以是晶态或非晶态；纳米TiO₂可以是锐钛矿或金红石相。

用本发明方法制备出的Al₂O₃陶瓷，不仅可以显著地提高陶瓷的强度和断裂韧性，更重要的是提高了抗热震性。本发明方法将使Al₂O₃陶瓷具有更新更广泛的应用前景。

实施例：

1.在Al₂O₃基板材料中添加5％纳米Al₂O₃，其热稳定性比已有Al₂O₃陶瓷基板材料提高2～3倍，热导率提高10～15％，烧结平整度可以提高1、5划，晶粒度显著降低。

2.在99瓷中添加10％的纳米Al₂O₃，经1600℃绕结后，陶瓷的强度和断裂韧性均可以提高50％以上，抗热震性也大幅度提高。