氧化铝组合物，氧化铝模制品，氧化铝陶瓷及陶瓷制造方法

专利名称：氧化铝组合物，氧化铝模制品，氧化铝陶瓷及陶瓷制造方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化铝模制组合物、由此组合物制造的氧化铝模制品、由此氧化铝模制品得到的氧化铝陶瓷及制造此氧铝陶瓷的方法。
随着电子工业的最新发展，介电陶瓷已经并正在持续地扩展其在集成电路、混合集成电路基材、多层基材等方面的应用。应用最广泛的介电陶瓷是具有优良综合性能(如介电性能、机械性能和热性能)的氧化铝陶瓷。
例如，用作各种基材的氧化铝陶瓷板一般是通过将由薄带注浆法(tape casting)得到的，称作氧化铝坯片的氧化铝模制品进行烧结而制造的。薄带注浆法也称作刮片法，它包括将α－氧化铝在含有溶剂、增塑剂、粘合剂等的水或非水液体中形成的浆料(氧化铝组合物)同一个称作刮刀刃处流布到载膜上，然后干燥此浆料就得到氧化铝坯片。对于薄带注浆法的细节请参考《陶瓷加工手册》P.122－123(日本)建筑工业出版社(1987)。
对于氧化铝陶瓷在上述应用方面重要的一点是在烧结过程中要有高度的尺寸稳定性，如各向异性收缩低和耐翘曲性，还要具有高密度、高机械强度、表面光洁性和除去粘合剂的性能等。然而，普通的α－氧化铝颗粒度分布宽、初级粒子形状不规则、难以提供均一的氧化铝模塑件。要通过上述的薄带注浆法由这样的α－氧化铝得到无各向异性收缩和不易翘曲而具有极好尺寸精确度的氧化铝一直是很难的。因此需要减少在烧结过程中的各向异性收缩和翘曲，并改善尺寸精度。
其它的氧化铝陶瓷产品包括物理化学实验用或工业用容器(如坩埚)、保护导管、导向圈和生物陶瓷。这些制品是将通过浆料浇铸(也称铸浆法)得到的氧化铝模制品进行烧结而制得的，铸浆法包括在一个具有吸水性能的铸浆模(如石膏模)中浇铸氧化铝组合物(一种α－氧化铝在分散介质中的分散系)，把此组合物固定为所需的形状和厚度，然后进行干燥。最新的铸浆技术能用比较简单的设备制造出形状复杂、尺寸庞大的陶瓷制品中，并实现了自动化，因此很引人注目。
但是，如上所述中，普通的α－氧化铝不能提供均一的氧化铝模制品，铸浆法也在制造能符合要求(即有极好尺寸精确性)的氧化铝陶瓷时遇到困难。
因此，人们一直需要在烧结时减少翘曲和各向异性收缩，并改善氧化铝陶瓷的尺寸精确性。
本发明的目的是提供一种氧化铝组合物，在烧结时它能提供不发生翘曲、具有高度尺寸精确性以及其它重要性能的氧化铝陶瓷。
本发明的第二个目的是提供一种由这种氧化铝组合物得到的氧化铝模制品。
本发明的第三个目的是提供一种由氧化铝模制品得到的氧化铝陶瓷。
本发明的第四个目的是提供由模制品制造氧化铝陶瓷的方法。
由如下的叙述将明显看出本发明的这些目的和其它目的及本发明的效果。
作为对氧化铝陶瓷进行广泛研究的结果，本发明的发明人发现，通过包括特定α－氧化铝的氧化铝组合物实现了本发明的上述目的。
本发明涉及到由具有如下性能的α－氧化铝粒子组成的氧化铝组合物其最短直径与最长直径之比为0.3～1；由从较短直径一侧起算的累积分布比D90D10(这里D10和D90分别表示累积量为10％处的直径和累积量为90％处的直径)表示的粒度分布数不超过5。
本发明进一步涉及一种由其有如下性能的α－氧化铝粒子组成的氧化铝组合物粒子具有多面体的形状；其D／H比为0.5～3.0(这里D表示与α－氧化铝的密堆集六方晶格的六方晶格平面相平行的最大粒子直径，H表示与此晶格平面相垂直的粒子直径)；粒度分布数不超过5(以D90／D10比表示，其中D10和D90定义如上)。
本发明进一步还涉及由上述每种氧化铝组合物所制造的氧化铝模制品和氧化铝陶瓷，也涉及制造该氧化铝陶瓷的方法。


图1是表示在合成实例1中得到的α－氧化铝粉末的粒子结构的扫描电子显微镜(SEM)照片，放大4300倍。
图2是在合成实例1中得到的α－氧化铝的粒度分布。
图3是表示在实例1－(2)中得到的氧化铝坯表面上的α－氧化铝粉末粒子结构的SEM照片，放大8500倍。
图4是实例1－(2)中得到的氧化铝坯表面上的α－氧化铝粉末的粒度分布。
图5是在对照实例1中得到氧化铝坯片表面上α－氧化铝粉末粒子结构的SEM照片，放大17000倍。
图6是在对照实例1中得到氧化铝坯片表面上的α－氧化铝粉末的粒度分布。
图7是在实例2－(2)中得到的坯体表面上α－氧化铝粉末粒子结构的SEM照片，放大8500倍。
图8是在实例2－(2)中得到的氧化铝坯表面上的α－氧化铝粉末的粒度分布。
可以在本发明中使用的α－氧化铝包括具有如下性能的α－氧化铝粒子其最短直径与最长直径之比(下文称为“短长径比”)为0.3～1；从最短直径一侧起算的累积分布比D90／D10(这里D10和D90分别表示累积量为10％处的直径与累积量为90％处的直径)所表示的粒度分布数不超过5。这样的α－氧化铝可以例如在(1)含卤化氢的氧气下或(2)含有由卤素与水蒸汽制备的组分的气氛下，在有(或没有)种晶存在下，通过烧结过渡氧化铝或经加热可转变为过渡氧化铝的氧化铝原料(在后文称为“过渡氧化铝前体”)来制备这样的α－氧化铝。
过渡氧化铝意味着是除了α－氧化铝之外的属于可用Al2O3代表的多晶氧化铝的所有种类的氧化铝。过渡氧化铝的特定例子包括γ－氧化铝、δ－氧化铝和θ－氧化铝。过渡氧化铝前体的例子包括氢氧化铝、硫酸铝、明矾(如硫酸铝钾或硫酸铝铵)、碳酸铝铵和氧化铝凝胶(如在水中入放电得到的凝胶)。
可用于本方法的过渡氧化铝及过渡氧化铝前体在合成方面并无特别限制。例如，用Bayer方法可得到氢氧化铝(即用有机铝化合物水解)或用从用于电容器的刻蚀废料回收的铝化合物为原料的方法也可得到氢氧化铝。通过对氢氧化铝热处理、分解硫酸铝、分解明矾、气相分解氯化铝或分解碳酸铝铵可得到过渡氧化铝。
为了将α－氧化铝的粒度控制在后面要叙述的最佳范围，推荐在种晶上进行烧结。
可用于本发明的种晶是一种用作α－氧化铝结晶生长核的晶体。α－氧化铝的晶体在种晶周围生长。只要具有这种性能，任何种晶都可以使用。推荐的种晶包括铝、钛、钒、铬、铁或镍的化合物及其混合物。这些金属化合物包括氧化物、氮化物、氮氧化物、碳化物、氮碳化物和硼化物，以氧化物和氮化物最好。
种晶的用量一般为10ppm～50份(重量)／每100份(重量)将要使用的或将由其前体转化的过渡氧化铝；更好为100ppm～30份(重量)；最好为200ppm～10份重(重量)。
可通过将加入的种晶数目来控制得到的α－氧化铝的初级粒度。加入的种晶数目越多，则得到的α－氧化铝粒度越小。
可以一起使用两种或多种种晶。
一般是通过将上述材料(即过渡氧化铝和／或其前体以及种晶)混合物来实施此方法。混合的方法不特别限定。比如在进行湿法混合时，既可用水性溶剂也可用有机溶剂。可用球磨机或垂直成粒机来进行混合。也可以使用超声波技术和搅拌。在混合设备中材料的磨损物好像是一种混合介质可以当作种晶。例如，在球磨混合过程中，α－氧化铝制造的磨球产生的α－氧化铝磨损物可以当作种晶。
在(1)含有卤化氢的气氛中(其浓度为至少0.1％体积；更好为至少0.5％体积；最好为1.0％体积)将与种晶混合或不与种晶混合过渡氧化铝和／或其前体进行烧结。在气体气氛中卤化氢以外的组分称之为稀释气体，它包括惰性气体(如氮、氢和氩)和空气。该气体压力并不关键，可从工业实际的范围内任选。在如后文中所述的较低温度下进行烧结可按希望得到具有优异性能的本方法α－氧化铝。
可以用含有由卤素和水蒸汽制备的组分的气氛(2)来代替含有卤化氢的气氛(1)。在此情况下，在含有由卤素(其浓度至少为0.1％体积；更好至少为0.5％体积；最好至少为1.0％体积)和水蒸汽(其浓度至少为0.01％体积；更好至少为0.1％体积；最好至少为0.5％体积)制备的组份的气氛下烧结过渡氧化铝和／或其前体。可以用普通的方法，例如将卤素和水蒸汽导入系统中来得到由卤素和水蒸汽制备的组分。可以预先将卤素和水蒸汽混合然后导入系统。在气体氛围中由卤素和水蒸汽制备组份以外的各组份称作稀释气体，它包括惰性气体(如氮、氢和氩)和空气。气体的压力并不关键，可在工业实际的范围内任意选择。在如后文所述的较低温度下进行烧结可按希望得到具有优异性能的本方法α－氧化铝。
在当含有卤化氢(1)的气氛或在含有由卤素和水蒸汽制备的组分(2)的氧气中进行烧结时，推荐烧结温度为500～1400℃；更好为600～1300℃；最好为700～1200℃。
对过渡氧化铝和／或其前体进行的烧结应持续足以使原料成长为α－氧化铝的时间。尽管和气体氛围的浓度、烧结温度及其它条件有关，烧结时间一般至少为1分钟；最好至少为10分钟，但并不限于此。
只要能将上述的气体气氛加入到装有原料的系统中，气源和向系统供气的方法不受特定的限制。例如，可用装有该气体的钢瓶作为气源。在使用卤化氢水溶液、卤化物(如卤化铵)或含卤素高聚物时，可在其蒸汽压下或当其分解时可提供出前述气体组合物时加入。既可以以连续方式也可以以间隔方式来供气。
烧结设备不受特别限定，可以使用一般的烧结炉。此烧结炉最好由耐卤化氢气体卤素气体等腐蚀的材料制造。烧结炉最好装有控制气压的装置。因为使用如卤化氢、卤素气体之类的酸性气体，故烧结炉最好是气密性的。对于工业化生产，最好藉助于比如遂道窑、旋转窑或推板炉进行连续烧结。
由于是在酸性氧气中进行反应，所以在本方法中使用的坩埚、舟状皿或类似工具最好是由氧化铝、石英、耐酸砖或石墨制造的。
按照上述的方法，可得到具有窄粒度分布，因而可用于本发明的α－氧化铝粉末。随着原料或生产条件不同，有时会遇到α－氧化铝粒子发生凝聚，具有较宽粒度分布的情况。即便在此情况下，凝聚力是很弱的，只要简单进行一下研磨就可提供窄粒度分布的α－氧化铝，而又不会产生太细的粒子。
得到的α－氧化铝含有均质的α－氧化铝粒子，一般该粒子的颗粒密度(真密度)不低于3.95克／厘米3，最好是不低于3.97克／厘米3；短／长径比为0.3～1，D90／D10比不大于5；更好的D50／D10比不大于2.5，这里D50表示从短直径侧起算的累积分布在累积量为50％时的直径；D10和D90如上述所定义。
当此α－氧化铝具有多面体形状时，此α－氧化铝含有均质且D／H比为0.5～3.0的α－氧化铝粒子，这里D表示平行于六方密堆积α－氧化铝晶格的六方晶格平面的最大粒子直径；H表示垂直于此晶格平面的最大粒子直径；粒子的D90／D10比不大于5，最好D50／D10比不大于2.5，这里D10，D50和D90的定义如前。
组成α－氧化铝的初级粒子的数均粒度最好为0.1～5微米，更好为0.2～5微米。氧化铝的纯度以不低于99.90％(重量)为好，最好不低于99.95％(重量)。初级粒子的数均粒度分布最好有不大于0.25的标准偏差。
可通过将上述的α－氧化铝与溶剂(分散介质)、分散剂、粘合剂等混合来制备本发明的氧化铝组合物。α－氧化铝以外组分的种类和浓度根据最终产物氧化铝陶瓷来适当决定。
例如，要按薄带注浆法模制的氧化铝组合物，除了α－氧化铝之外一般含有烧结剂、溶剂、分散剂、粘合剂、增塑剂等。用作说明的一种这样组合物的例子含有100份(重量份，下同)α－氧化铝、0.01～15份(最好0.01～12份)烧结剂、5～300份(最好5～100)份溶液、0.1～10(最好0.1～2)份分散剂、1～50(最好1～10)份粘合剂和0.5～30(最好0.5～10)份增塑剂。在室温下该组合物的粘度一般控制在5000～40000厘泊，最好在5000～30000厘泊，例如用控制溶剂的量。
α－氧化铝以外的组分的种类是根据最终产品的用途适当地选择的。烧结剂的例子包括MgO、SiO2、CaO、滑石和碱式碳酸镁。溶剂的例子包括醇类(如乙醇和异丙醇)、芳烃(如甲苯)、酮类(如环已酮和丙酮)和水。分散剂的例子包括三油酸甘油酯和鲱油。粘合剂的例子包括聚乙烯醇和聚乙烯醇缩丁醛。增塑剂的例子包括邻苯二甲酸二辛酯和聚乙二醇。
可以用通常的方法，比如用球磨和震动磨来实施α－氧化铝和其它组分的混合。
要用铸浆法模制的氧化铝组合物，除了α－氧化铝之外，一般含有溶剂(分散介质)、分散剂、粘合剂等。如果需要，该组合物可含有消泡剂、烧结剂和一般用于铸浆法的任何其它添加剂。作为说明的这种组合物的例子含有100份(重量份，下同)α－氧化铝、10～100(最好为10～60)份溶剂、0.01～5(最了为0.01～0.5)份分散剂、0.01～2份粘合剂、如果需要还可含有0.01～1(最好为0.01～0.3)份消泡剂。在室温下该组合物的粘度一般控制在10～1000厘泊、最好为10～200厘泊，例如用控制溶剂的量。
根据最终产品的用途适当选择α－氧化铝以外的组分的种类。溶剂的例子包括有机溶剂(如乙醇、石油醚、醋酸异丁酯、甲苯和甘油)和水。分散剂的例子包括多无羧酸、聚丙烯酸和蜡乳液。粘合剂的例子包括聚乙烯醇、丙烯酸聚合物和聚乙烯醇缩丁醛。消泡剂的例子包括蜡乳液。烧结剂的例子包括MgO、SiO2，CaO，滑石和碱性碳酸镁。
可用普通的方法，比如用球磨或震动磨来实施α－氧化铝和其它组分的混合。
本发明的氧化铝组合物是用浇铸到铸模或流铸在载膜上的方法以模铸成氧化铝模制品的，然后进行干燥。
例如，一般通过将由称之为刮刀的刀刃中流出的氧化铝组合物流布到一膜状载体上，然后进行干燥以得到氧化铝模制品(亦称氧化铝坯片)的方法时行薄带注浆。氧化铝坯片的厚度是根据最终用途来适当选择的，该厚度一般为0.01～2毫米。得到的氧化铝坯片一般有不少于52％(最好不少于55％重量)的高氧化铝含量。由于此α－氧化铝具有窄粒度分布，模制品有均一的密度并不含有细颗粒，所以坯片整体上是均质的、平均孔径大而且孔径分布窄，表现出优异的去除粘合剂性能。
一般可通过将氧化铝组合物浇注到一个吸水铸浆模中，让此组合物固定为所需形状和厚度，然后进行干燥以得到氧化铝模制品(亦称氧化铝料坯)的方法来实施铸浆法。
要使用的铸浆模包括石膏模、塑料模、木模和橡胶膜。得到的氧化铝料坯一般具有不低于52％(最好不低于55％重量)的高氧化铝含量。由于此α－氧化铝具有窄初级粒度分布、模制品有均一的密度以及不含有细粒子，所以铸浆法得到的料坯在整体上是均质的，平均孔径大且孔径分布窄，表现出与用薄带注浆法得到的氧化铝料坯相似的优异粘合剂去除性能。
将如此得到的氧化铝模制品进行烧结就得到氧化铝陶瓷。根据最终用途适当地决定烧结条件，比如温度、时间、环境气氛等。
例如，由薄带注浆法得到的氧化铝坯片一般在1400～2650℃的温度下、在空气、还原性气氛或真空中烧结的0.5～5小时。对于要求透明度的用途，例如作为EP－ROM(极限压力只读存储器)的窗体材料，在还原气氛或在真空中烧结以提供透明的氧化铝陶瓷。在烧结过程中产生的翘曲一般在厚度1毫米、每1×1英寸的面积上不大于0.5毫米，最好不大于0.3毫米。由式(I)定义的各向异性收缩一般为0.2％或更小，最好是0.15％或更小各向异性收缩＝｜(1－α／A)－(1－b／B)｜×100(I)其中A和B分别代表氧化铝模制样品的长度(沿模铸方向尺寸)和宽度(沿模铸垂直方向的尺寸)；a和b代表烧结样品得到的氧化铝陶瓷的长度和宽度。
氧化铝陶瓷的形状和大小是按最终用途适当选择的，其厚度亦然。常用的厚度是0.23～2mm。氧化铝陶瓷的密度依加入的烧结剂的种类和量而有变化。例如，烧结剂量为约4ωt％时，其密度至少为3.7克／厘米3，优选至少3.73克／厘米3。当所含的α－氧化铝的粒度为1μm或更小、烧结剂量为0.1或更小时，其密度一般至少3.9克／厘米3，优选至少3.93克／厘米3。
由铸浆法得到的氧化铝料坯体一般在1400～1650℃的温度下，在空气、还原性气氛或在真空中烧结约0.5～5小时。对于要求透明度的用途，在还原性氧气或真空中烧结以提供透明的氧化铝陶瓷。在过程中产生的翘曲，一般在厚5毫米、每40×40毫米面积的化铝模制品上不大于5毫米，最好不大于3毫米。根据最终用途适当选择氧化铝陶瓷的形状、尺寸和厚度。
当所含的α－氧化铝的粒径为1μm或更小、烧结剂的量为0.1或更小时，氧化铝陶瓷的密度一般至少为3.9克／厘米3，优选3.93克／厘米3。
由以下式(Ⅱ)限定的烧结收缩通常是18％或更小收缩＝(1－(Dm／Dc1／3)×100(Ⅱ)式中Dm代表氧化铝模制品密度，Dc代表氧化铝陶瓷密度。
由于从本发明的α－氧化铝组合物得到的氧化铝模制品具有高密度和优异的均质性能，因此，由之烧结而得到的氧化铝陶瓷不仅具有很好的机械强度、表面光结度和粘合剂去除性能，而且还有很好的尺寸精确度，即耐翘曲、低的各向异性收缩和烧结时降低的收缩。这些性能使此氧化铝陶瓷在作为各种集成装置、闪光储存器基底的介电陶瓷、实验室和工业容器、保护套管、导引环和生物陶瓷方面极为有用。
现在将参考各个实例更详细说明本发明。但应明白，本发明不以此为限制。所有份数和百分数均以重量表示。
在实例和对实例中按如下方法进行测试1)数均粒度和粒度分布用基于激光扫描的Master粒度计(Malbern公司生产)测量D90／D10和D50／D10比。
用扫描电子显微镜(SEM)(JEOL Ltd.生产的“J－300”型)来拍摄α－氧化铝粉末的显微照片，对选择的80～100个粒子进行景象分析，以得到等效圆直径及其分布。这里用“等效圆直径”一词表示与粒子的面积相等的真正圆的直径。
2)短长径比和D／H比用短长径比一词和D／H比表示α－氧化铝粒子的形状，这里D和H如前面所定义。从上面的SEM照片中选择5～10个粒子进行景象分析以得到D／H比和短长径比平均值。
3)氧化铝纯度用发射光谱分析测定杂质离子含量，杂质含量还原为氧化物含量。
4)模制品和烧结品(陶瓷)密度。
根据阿基米德原理用固体比重计(Shimadzu Corp.制)测量密度。
5)龟裂用肉眼观察氧化铝坯片的裂纹。
6)模制品中粒子堆积状态在1100℃烧结氧化铝模制品以除去粘合剂。用SEM拍摄烧结后片材的表面显微照片，进行景象分析以得到粒度分布。
7)模制品中孔径分布在1100℃下烧结所化铝模制品以除去粘合剂。用Autoscan60水银孔隙测定仪(Yuasa Ionics Co.,Ltd.制造)测定孔径分布以得到平均孔径。
8)翘曲将实例1得到的氧化铝陶瓷(1英寸×1英寸，厚1毫米)放在一个平板上。取最高点与最低之间的差(毫米数)作为翘曲。
将在实例2中中得到的氧化铝坯片(40毫米×40毫米，厚5毫米)烧结，将得到的烧结片材放在一个平板上。取最高与最低点之间的差(毫米数)作为翘曲。
9)各向异性收缩测定氧化铝模制品的长(沿模铸方向的尺寸)和宽(垂直于模铸方向的尺寸)和所得到的氧化铝陶的长和宽，用式(I)测定各向异性收缩。
10)氧化铝粒子的粒子密度用Yuasa Ionics Co.，Ltd.制造的pentapycnometer，基于用He气进行气体置换(压力比较法)的比重计测量氧化铝粒子的粒子密度。用下面的方法对待测的氧化铝进行预处理将粒度小于或等于2微米的粉末成形为直径约19毫米、厚约8毫米的小片。6微米或以上的粉末也照此办理。在105℃下干燥此试样(粉末或小片)，并脉吹动15次，测量粒子密度。
合成实例1通过水解有机铝化合物(住友化学株式会社生产的AKP－G15)得到的200克过渡氧化铝粉末与11.6克α－氧化铝(住友化学，株式会社生产的AKP－50)作为种晶相混合。
将大约200克该混合样品放到一个石墨舟状皿中在石英制芯管的管式炉中烧结。以每小时500℃的速度升温，当温度达800℃时，在通入氮气同时，从钢瓶向管式炉中通入氯化氢气体。藉流量计调节气流速度来控制气体的浓度。设定线流速为20毫米／分。气氛的总压力为大气压。
当达到1100℃时，在该温度下维持该炉达30分钟，然后冷却。研磨生成的粉末，得到其短长径比大约为1、D／H比约为1、数均粒度为0.6微米、D90／D10比为3、D50／D10比为1.9的α－氧化铝粒子。氧化铝纯度不低于99.95％，粒子密度为3.98克／厘米3。生成的α－氧化铝粉末的SEM照片如图1所示，其粒度分布如图2。
实例11)制图薄带注浆用氧化铝组合物在150份合成实例1中得到的α－氧化铝中加入0.3份氧化镁粉末(Kamishima化学株式会社生产的HP－30)，在球磨中将此混合物混合。在2升容积的聚乙烯罐中将此混好的粉末进一步与塑料球干混5小时。在此混好的粉末中加入3.0份三油酸甘油酯和132.0份重量比为6／3／1的甲苯、乙醇和环已烷的混合物，将此混合物在一2升容积的聚乙烯罐中与球一起湿混16小时。然后向其中加入12.0份聚合物粘合剂(Sekisui化学株式会社生产的聚乙烯醇基粘合剂“BLS粘合剂”)、21.9份乙醇和6.0份DOP增塑剂，然后球磨6小时。在蒸发器中除去溶剂调节粘度约20000厘泊，制得薄带注浆用的浆料。
2)通过薄带注浆法制备氧化铝坯片和氧化铝陶瓷在模速为300毫米／分、刀隙为1.45mm的条件下将在上述1)中制备的浆料进行薄带注浆以得到0.6毫米厚的氧化铝坯片。从此氧化铝坯片上切下30mm2的一片，并在1600℃的空气中烧结，得到1英寸2、厚0.5mm的氧化铝陶瓷板。测量该陶瓷板的密度、翘曲和收缩。进而测量此氧化铝坯片的平均孔径，测量结果列在如下表2中。此氧化铝坯片表面的SEM照片如图3所示，此氧化铝坯片的粒度分布见图4。
对照实例1在空气中烧结在合成实例1中使用的过渡氧化铝(AKP－15)，得到数均粒度0.2微米的α－氧化铝粒子。由于发生粒子凝聚，生成粒子的短长径比和D／H比是不均一的。此α－氧化铝含有球状α－氧化铝粒子。
用与实施例1相同的方法由生成的此α－氧化铝制备氧化铝组合物，并由之制备氧化铝坯片和氧化铝陶瓷板。用与实例相同的方法测量的结果列在表2中。此氧化铝坯表面的SEM照片如图5所示，此氧化铝坯片的粒度分布在图6中。
在合成实例1和对照实例1中制备的α－氧化铝粒子的性能列表记于如下表1中。
表1数均 初级粒子粒度分 D/H比 氧化铝实例号 粒度 布的标准偏差 纯度微米 (%)合成实例1 0.6 0.15 1 ≥99.95对照实例1 0.2 0.28 不均匀 ≥99.95表2实例号 坯片密度 平均孔径 开裂 陶瓷密度 翘曲 各向异性收缩(克/厘米3) (微米) (克/厘米3) (毫米) (%)实例1 2.32 0.18 无 3.94 0.1 0.1对照实例1 1.92 0.12 可见 3.92 0.5 0.5实例21)制备铸浆法用氧化铝组合物将100份在合成实例1中得到的α－氧化铝、40份水、1.0份丙烯酸分散剂(Sannopuko公司生产的SN－D－5468)、0.1份聚乙烯醇和0.1份消泡剂(第一工业制药有限公司生产的“Antifroth地02”)在球磨机中混合2小时，制备铸浆用浆料。
2)制备氧化铝坯体在一个石膏模中注入上面1)是得到的浆料。当在石膏模中吸收了其水含量之后，让浆料自然被干燥，得到了一个厚度为5毫米的，尺寸为40×40毫米的坯体。测量此生成的氧化铝坯体的密度。结果如下面表3中所示。
3)制备氧化铝陶瓷板在1600℃的空气中烧结在上述2)中得到的氧化铝坯体烧结2小时，得到氧化铝陶瓷板。测量此板的密度和翘曲。结果如表3所示。
对照实例2在空气中烧结在合成实例1中使用的过渡氧化铝，得到数均粒度为0.3微米的α－氧化铝粒子。由于发生了粒子的凝聚，生成粒子的短长径比和D／H比都是不均一的。该氧化铝纯度99.95％或更高。该α－氧化铝含有凝聚的球状α－氧化铝粒子。
以与实例2相同的方法，从得到的α－氧化铝制备铸浆用氧化铝组合物，并由之制备氧化铝坯体和氧化铝陶瓷板。与实例1相同的方法得到的测量结果如表3所示。
表3实例号 坯片密度 陶瓷板密度 陶瓷板翘曲 各向异性收缩(克/厘米3) (克/厘米3) (毫米) (%)
实例2 2.40 3.94 3 15.2对照实例2 1.98 3.94 8 20.5本发明已经进行了详细的叙述并给予了特定的实施例。但很明显，对于本领域技术人员来说，可以做出各种变化和修改，这些均不能脱离本发明精神和范围。
权利要求
1.一种含有具有如下性能的α-氧化铝粒子的氧化铝组合物其最短直径与最长直径之比为0.3～1；用由其短直径一侧起算的累积分布比D90/D10表示的尺寸分布不大于5，这里D10和D90分别表示在累积量为10%的直径和累积量为90%处的直径。
2.如权利要求1的一种氧化铝组合物，其中所述α－氧化铝粒子的粒子密度不小于3.95克／厘米3。
3.如权利要求2中的一种氧化铝组合物，其中所述α－氧化铝粒子的粒子密度不小于3.97克／厘米3。
4.如权利要求1中的一种氧化铝组合物，其中所述α－氧化铝粒子由其短直径一侧起算的累积分布比D50／D10表示的尺寸分布不大于2.5，这里D10和D50分别表示在累积量为10％处的直径和累积量为50％处的直径。
5.如权利要求5中的一种氧化铝组合物，其中所述α－氧化铝粒子的数均初级粒子粒度分布具有不大于0.25的标准偏差。
6.如权利要求1中的一种氧化铝组合物，其中所述α－氧化铝粒子的数均初级粒子度为0.1～5微米。
7.如权利要求1中的一种氧化铝组合物，其中所述α－氧化铝粒子的氧化铝纯度不小于99.90％(重量)。
8.如权利要求1中的一种氧化铝组合物，其中所述氧化铝组合物还含有溶剂、分散剂和粘合剂。
9.含有具有如下性能的α－氧化铝粒子的一种氧化铝组合物该粒子有多面体的形状；其D／H比为0.5～3.0；其用D90／D10累积分布比表示的尺寸分布不大于5；这里D表示与α－氧化铝六方密堆积晶格的六方晶格平面相平行的最大粒子直径；H表示与此晶格平面相垂直的粒子直径；D10和D90分别表示从短直径一侧起算，在累积量为10％时和累积量为90％的直径。
10.如权利要求9中的一种氧化铝组合物，其中所述α－氧化铝粒子的粒子密度不小于3.95克／厘米3。
11.如权利要求10中的一种氧化铝组合物，其中所述α－氧化铝粒子的粒子密度不大于3.97克／厘米3。
12.如权利要求9中的一种氧化铝组合物，其中所述α－氧化铝粒子的用从小直径一侧算起的累积分布比D50／D10表示的粒度分布不大于2.5，这里D10和D50分别表示累积量为10％累积量为50％处的直径。
13.如权利要求9中的一种氧化铝组合物，其中所述α－氧化铝粒子的数均初级粒子粒度分布有不大于0.25的标准偏差。
14.如权利要求9中的一种氧化铝组合物，其中所述α氧化铝粒子的数均初级粒子粒度为0.1～5微米。
15.如权利要求9中的一种氧化铝组合物，其中所述α－氧化铝粒子的氧化铝纯度不小于99.9％(重量)。
16.如权利要求9中的一种氧化铝组合物，其中所述氧化铝组合物还含有分散介质、分散剂和粘合剂。
17.通过包括浇铸氧化铝组合物步骤的方法得到的一种氧化铝模制件，所述氧化铝组合物含有具有如下性能的α－氧化铝粒子其最短直径与最长直径之比为0.3～1；用由小直径一侧起算累积分布比D90／D10表示的粒度分布不大于5，这里D10和D90表示累积数量为10％和累积数量为90％处的直径，或者所述氧化铝组全物含有具有如下性能的α氧化铝粒子它具有多面体形状；其D／H比为0.5～3.0；其用由小直径一侧算起的累积分布比D90／D10表示的粒度分布不大于5；这里D表示与α－氧化铝六方密堆积晶格的六方晶格平面平行的最大粒子直径；H表示与该晶体平面垂直的粒子直径；D10和D90的定义如上。
18.如权利要求17中的一种氧化铝模制件，其中所述烧浇铸为薄带注浆。
19.如权利要求17中的一种氧化铝模制件，其中所述浇铸为铸浆。
20.由包括浇铸氧化铝组合物制备氧化铝模制品和烧结所说的氧化铝模制品的步骤的方法得到的一种氧化铝陶瓷，所述氧化铝组合物含有具有如下性能的α－氧化铝粒子其最短直径与最长直径之比为0.3～1；其由小直径一侧算起的累积分布比D90／D10表示的粒度分布不大于5；这里D10和D90分别表示在积累数量为10％和累积数量为90％处的直径，或者所述氧化铝组合物含有具有如下性能的α－氧化铝粒子；它具有多面体和形状；其D／H比为0.5～3.0；其由小直径一侧算起的累积分布比D90／D10表示的粒度分布不大于5；这里D表示与α－氧化铝的六方密堆积晶格的六方晶格面相平行的最大粒子直径；H表示垂直于该晶格平面的粒子直径；D10和D90定义如上。
21.如权利要求20中的习化铝陶瓷，其中所述浇铸为薄带注浆。
22.如权利要求21中的氧化铝陶瓷，其中气所述浇铸为铸浆。
23.包括3浇铸氧化铝组合物制备一种氧化铝模制品；和烧结所述氧化铝模制品等步骤的生产氧化铝陶瓷的方法，所述氧化铝组合物含有具有如下性能的α－氧化铝粒子其最短直径与最长直径之经为0.3～1；其由小直径一侧算起的累积分布比D90／D10表示的粒度分布不大于5；这里D10和D90分别表示在累积量为10％和累积量为90％处的直径，或者所述氧化铝组合物含有具有如下性能的α－氧化铝粒子它具有多面体和形状；其D／H比为0.5～3.0；其由小直径一侧算起的累积分布比D90／D10表示的粒度分布不大于5；这里D表示与α－氧化铝的六方密堆积晶格的六方晶格面相平行的最大粒子直径；H表示垂直于晶格平面的粒子直径；D10和D90定义如上。
24.如权利要求23中的方法，其中所述浇铸为薄带注浆。
25.如权利要求23中的方法，其中所述浇铸为铸浆。
26.α－氧化铝粒子在氧化铝陶瓷方面的应用，所述α－氧化铝粒子的最短直径与最长直径之比为0.3～1；其由小直径一侧算起的累积分布比D90／D10表示的粒度分布不大于5；这里D10和D90分别表示在累积数量为10％和累积数量为90％处的直径，或者所述α－氧化铝具有多面体的形状；其D／H比为0.5～3.0；其由小直径一侧算起的累积分布比为D90／D10表示的粒度分布不大于5；这里D表示与α－氧化铝的六方密堆积昌格的六方晶格面相平行的最大粒子直径；H表示垂直于该晶格平面的粒子直径；D10和D90定义如上。
27.氧化铝组合物在氧化铝陶瓷方面的应用，所述氧化铝组合物含有具有如下性能的α－氧化铝粒子其最短直径与最长直径之比为0.3－1；其由小直径一侧算起的累积分布比D90／D10表示的粒度分布不大于5；这里D10／D90分别表示累积数量为10％和累积数量为90％下的直径，或者所述氧化铝组合物含有具有如下性能的α－氧化铝粒子；它具有多面体的形状；其D／H比为0.5～3.0；其由小直径一侧算起的累积分布比D90／D10表示的粒度分布不大于5；这里D表示与α－氧化铝的六方密堆积晶格的六方晶格面相平行的最大粒子直径；H表示垂直于该晶格平面的粒子直径；D10和D90定义如上。
全文摘要
本发明涉及氧化铝组合物、由此氧化铝组合物制备的氧化铝模制品、经烧结此氧化铝模制件制备的氧化铝陶瓷，和制备此种陶瓷的方法；该氧化铝组合物含有具有如下性能的α-氧化铝粒子其最短直径与最长直径之比为0.3～1；D
文档编号C01F7/02GK1103381SQ9411482
公开日1995年6月7日 申请日期1994年7月27日 优先权日1993年7月27日
发明者毛利正英, 松田宪雄, 田中绅一郎, 内田义男 申请人:住友化学工业株式会社