专利名称：透明氧化铝陶瓷制品及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种透明氧化铝陶瓷制品及其制造方法，更具体地说是一种形状复杂、尺寸精确、致密透光的高密度多晶透明氧化铝陶瓷制品及其制造方法。
背景技术：
如能生产出形状复杂、尺寸精确、致密透光的高密度多晶透明氧化铝陶瓷制品，将是透明氧化铝生产技术领域的一大进步。
发明内容
本发明的目的是提供一种透明氧化铝陶瓷制品及其制造方法，以生产形状复杂、尺寸精确、致密透光的高密度多晶透明氧化铝陶瓷制品。
本发明的第二目的是提供一种透明氧化铝陶瓷制品及其制造方法，以生产形状复杂、尺寸精确、致密透光的高密度多晶彩色透明氧化铝陶瓷制品。
本发明的第三目的是提供一种透明氧化铝陶瓷制品及其制造方法，以生产形状复杂、尺寸精确、致密透光的高密度多晶透明氧化铝陶瓷制品和彩色透明氧化铝陶瓷制品的制造方法。
本发明的技术方案是一种透明氧化铝陶瓷制品，主要包括下列成分(1)氧化铝 100(2)烧结剂 0.01-7(3)塑化剂 8-35(4)润滑剂 0.2-7一种透明氧化铝陶瓷制品的制造方法，主要包括下列步骤(1)将氧化铝粉末、烧结剂、塑化剂、润滑剂按比例配料；(2)加热、混合均匀制成热塑瓷料；(3)热塑成型；(4)脱脂素烧；(5)高温烧结。
本发明进一步的技术方案是一种透明氧化铝陶瓷制品，主要包括下列成分
(1)氧化铝 100(2)烧结剂 0.01-7(3)塑化剂 8-35(4)润滑剂 0.2-7上述成分中还可以根据要求加入(5)上色剂 0.01-2所述烧结剂为氧化镁(MgO)、氧化钇(Y2O3)、氧化铍(BeO)、氧化钙(CaO)、氧化镧(La2O3)、氧化锆(ZrO)、氧化钍(ThO2)、氧化钡(BaO)、氧化铌(No2O5)、镁化合物、锆化合物、钙化合物、钡化合物的一种或多种组合；所述塑化剂为石蜡、聚本乙烯、聚乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素、丙烯酸类树脂、聚乙烯醇、酞酸二乙酯、酞酸二丁酸、酞酸二辛酸、脂肪酸酯的一种或多种组合；所述上色剂为氧化铬(Cr2O3)、氧化钴(CoO)、氧化镨(Pr6O11)的一种。
一种透明氧化铝陶瓷制品的制造方法，主要包括下列步骤(1)将氧化铝粉末、烧结剂、塑化剂、润滑剂按比例配料；(2)加热、混合均匀制成热塑瓷料；(3)热塑成型；(4)脱脂素烧；(5)高温烧结。
所述步骤(3)中的成型工艺采用热压铸成型或热注射成型方法；所述步骤(4)中的脱脂工艺在低温下慢速进行；所述步骤(5)中的高温烧结工艺可在大气压的氢气氛或真空条件下进行，温度为1580-1880℃。
本发明的优点是为了解决透明氧化铝的生产难题，获得开关复杂、尺寸精确、致密透光的高密度多晶透明氧化铝陶瓷制品，本发明人经过长期充分的研究发现，通过把氧化铝粉末和烧结剂、塑化剂(增塑剂)、润滑剂加热混合均匀，配制合成热塑瓷料，经过热塑成型工艺(热压铸或热注射成型)，使热塑瓷料热塑成型为坯制品，再通过排塑素烧在1600-1900℃大气压的氢气氛或真空的条件下，烧结成透明氧化铝制品。本发明人还进一步研究发现通过把氧化铝粉末和烧结剂、塑化剂、润滑剂、上色剂加热混合均匀，配制合成热塑塑料，经过热塑成型工艺(热压铸或热注射成型)，使热塑瓷料热塑成型为坯制品，再通过排塑素烧在在1600-1900℃大气压的氢气氛或真空的条件下，烧结成彩色的透明氧化铝制品。
本发明人在多年从事氧化铝陶瓷制品的生产中，研究出多元氧化物复合添加剂的工艺方法，多元氧化物复合添加剂由两类氧化物添加剂复合组成一为促进烧结、结晶细微的烧结剂；二为制作彩色透明氧化铝陶瓷制品的上色剂；在此基础上进一步研究出多元氧化物复合功能塑化剂，多元氧化物复合功能塑化剂由四类不同功能的添加剂复合组成一为促进烧结、结晶细微的烧结剂；二为制作彩色透明氧化铝陶瓷制品的上色剂；三为便于粘合热塑成型易排塑的塑化剂；四为增加材料表面活性的润滑剂；采用多元氧化物复合功能塑化剂，辅以特定的严格的生产工艺方法，就可以突破目前透明氧化铝陶瓷生产工艺的局限，从而制得晶粒细微、形状复杂、尺寸精确、致密透光的透明氧化铝陶瓷制品和彩色透明氧化铝陶瓷制品，拓宽透明氧化铝陶瓷的使用范围，利用其透明耐高温的特性，生产形状复杂的光源透明氧化铝陶瓷制品，利用其超硬耐磨特性生产形状复杂的工业透明氧化铝陶瓷制品。
多元氧化物复合添加剂由两类氧化物添加剂复合组成1.利于促进烧结，结晶细微的烧结剂氧化镁(MgO)、氧化钇(Y2O3)、氧化铍(BeO)、氧化钙(CaO)、氧化镧(La2O3)、氧化锆(ZrO)、氧化钍(ThO2)、氧化钡(BaO)、氧化铌(No2O5)、镁化合物、锆化合物、钙化合物、钡化合物的一种或多种组合；2.制作彩色陶瓷的上色剂氧化铬(Cr2O3)、氧化钴(CoO)、氧化镨(Pr6O11)的一种。
多元氧化物复合塑化剂由四类不同功能的添加剂复合组成1.利于促进烧结、结晶细微的烧结剂氧化镁(MgO)、氧化钇(Y2O3)、氧化铍(BeO)、氧化钙(CaO)、氧化镧(La2O3)、氧化锆(ZrO)、氧化钍(ThO2)、氧化钡(BaO)、氧化铌(No2O5)、镁化合物、锆化合物、钙化合物、钡化合物的一种或多种组合。
2.制作彩色陶瓷制品的上色剂氧化铬(Cr2O3)、氧化钴(CoO)、氧化镨(Pr6O11)的一种。
3.便于粘合热塑成型易排塑的塑化剂石蜡、聚本乙烯、聚乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素、丙烯酸类树脂、聚乙烯醇、酞酸二乙酯、酞酸二丁酸、酞酸二辛酸、脂肪酸酯的一种或多种组合。
4.增加材料表面活性的润滑剂油酸、蜂蜡、硬脂酸、软脂酸、硬脂酸铝、硬脂酸镁、硬脂酸二甘酯、PAY粉、矿物油、植物油、动物油。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述具体实施方式
实施例一采用热压铸成型工艺制作形状复杂的透明氧化铝陶瓷制品采用下列配方(1)氧化铝(Al2O3) 100主料(2)氧化镁(MgO)0.01-1烧结剂(3)氧化钇(Y2O3)0.01-1烧结剂(4)氧化钡(BaO)0.01-1烧结剂(5)石蜡 8-35 塑化剂(6)蜂蜡 0.1-2 润滑剂(7)油酸 0.1-2 润滑剂；采用下列工艺(1)将氧化铝粉末、烧结剂、塑化剂、润滑剂按比例配料；(2)加热、混合均匀制成热塑瓷料；(3)热压塑成型，制成坯制品；(4)脱脂素烧，低温慢速进行，升温速度为室温-100℃ 10℃左右/小时100-300℃10-20℃/小时 其中150、200、250保温2-3小时300-500℃50℃左右/小时500-1150℃ 100-200℃/小时 保温2小时；
(5)高温烧结，在大气压的氢气氛或真空条件下进行高温烧结，温度为1580-1880℃，最好为1750-1850℃。
实施例二采用热注射成型工艺制作形状复杂的粉红色透明氧化铝陶瓷制品采用下列配方(1)氧化铝(Al2O3) 100 主料(2)氧化镁(MgO)0.01-1 烧结剂(3)氧化锆(ZrO)0.01-1 烧结剂(4)氧化钇(Y2O3)0.01-1 烧结剂(5)氧化铬(Cr2O3) 0.01-1 上色剂(6)聚乙烯 8-25 增塑剂(7)聚丙烯 3-10 增塑剂(8)40号油 3-10 润滑剂(9)硬脂酸 1-3 润滑剂(10)石蜡 1-5 润滑剂采用下列工艺(1)将氧化铝粉末、烧结剂、塑化剂、润滑剂按比例配料；(2)加热、混合均匀制成热塑瓷料；(3)热注射成型，制成坯制品；(4)脱脂素烧，低温慢速进行，升温速度为室温-150℃30℃左右/小时130-300℃ 10-20℃/小时 其中170、200、250保温3小时300-500℃ 30-50℃左右/小时500-1100℃100℃/小时；(5)高温烧结，在大气压的氢气氛或真空条件下进行高温烧结，温度为1580-1880℃，最好为1750-1850℃。
以上对本发明进行了比较详细的叙述，并给予了特定的实施例，但为了获得较高的透光率，提高其制品的透明度，各种材料应选用纯度较高，氧化铝粉末最好选用多面体初级颗粒，且具有5m2/gBET比表面积、纯度99.99％或更高的α相氧化铝。
权利要求
1.一种透明氧化铝陶瓷制品，主要包括下列成分(1)氧化铝 100(2)烧结剂 0.01-7(3)塑化剂 8-35(4)润滑剂 0.2-7。
2.根据权利要求1所述的透明氧化铝陶瓷制品，其特征在于所述成分中还可以根据要求加入(5)上色剂 0.01-2。
3.根据权利要求1所述的透明氧化铝陶瓷制品，其特征在于所述烧结剂为氧化镁(MgO)、氧化钇(Y2O3)、氧化铍(BeO)、氧化钙(CaO)、氧化镧(La2O3)、氧化锆(ZrO)、氧化钍(ThO2)、氧化钡(BaO)、氧化铌(No2O5)、镁化合物、锆化合物、钙化合物、钡化合物的一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的透明氧化铝陶瓷制品，其特征在于所述塑化剂为石蜡、聚本乙烯、聚乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素、丙烯酸类树脂、聚乙烯醇、酞酸二乙酯、酞酸二丁酸、酞酸二辛酸、脂肪酸酯的一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的透明氧化铝陶瓷制品，其特征在于所述上色剂为氧化铬(Cr2O3)、氧化钴(CoO)、氧化镨(Pr6O11)的一种。
6.一种透明氧化铝陶瓷制品的制造方法，主要包括下列步骤(1)将氧化铝粉末、烧结剂、塑化剂、润滑剂按比例配料；(2)加热、混合均匀制成热塑瓷料；(3)热塑成型；(4)脱脂素烧；(5)高温烧结。
7.根据权利要求6所述的透明氧化铝陶瓷制品的制造方法，其特征在于；所述步骤(3)采用热压铸成型或热注射成型方法。
8.根据权利要求6所述的透明氧化铝陶瓷制品的制造方法，其特征在于所述步骤(4)在低温下慢速进行。
9.根据权利要求6所述的透明氧化铝陶瓷制品的制造方法，其特征在于所述步骤(5)在大气压的氢气氛或真空条件下进行，温度为1580-1880℃。
全文摘要
本发明公开一种透明氧化铝陶瓷制品及其制造方法，配方包括氧化铝、烧结剂、塑化剂、润滑剂，工艺包括(1)将氧化铝粉末、烧结剂、塑化剂、润滑剂按比例配料；(2)加热、混合均匀制成热塑瓷料；(3)热塑成型；(4)脱脂素烧；(5)高温烧结；本发明可以生产形状复杂、尺寸精确、致密透光的高密度多晶透明氧化铝陶瓷制品和彩色透明氧化铝陶瓷制品。
文档编号C04B35/64GK1412148SQ0214845
公开日2003年4月23日 申请日期2002年12月6日 优先权日2002年12月6日
发明者王国梁 申请人:王国梁