专利名称：一种钼刚玉陶瓷材料及低温烧结方法
技术领域：
本发明属于氧化铝陶瓷材料技术领域，特别涉及一种添加氧化钼的刚玉陶 瓷材料及其低温烧结方法。
背景技术：
氧化铝陶瓷又称刚玉瓷，具有优良的力学性能、电性能、热性能、很高的
漫反射率、耐腐蚀性、原料丰富价廉以及比Mg0、 SiC、 Si^陶瓷更易烧结的特 性，是用来制造多种高强度、耐磨损、耐高温等性能陶瓷部件的基础材料，且 需求量巨大，因而倍受国内外的关注，在现代工业和现代科学技术领域中得到 越来越广泛的应用，是目前应用最广泛的一种特种陶瓷，应用领域涉及到冶金、 化工、机电、船舶、宇航、军事等各个领域。在氧化铝陶瓷生产中，国内外均 存在着同样的问题，即不能用现有工业生产技术、低成本制造高性能氧化铝陶 瓷。氧化铝瓷的烧结温度高达1600 ~ 1700°C,投资大，能耗高，抗弯强度一般 仅为250-35画Pa。产品质量很难进一步提高，限制了它的推广应用。氧化铝陶 瓷烧结温度较高，易引起晶粒长大，导致力学性能下降一般采用加入液相物质 促进烧结的办法。按作用方式的不同，添加剂通过两种形式促进氧化铝的烧结。 第一、添加剂系统本身或者添加剂与氧化铝基体之间形成液相，这类添加剂如 Si02以及MgO、 Ca0、 Sr0、 Ba0等，液相的存在方便了氧化铝颗粒的重排，同时 通过融解-沉淀机理促进烧结。第二、与氧化铝基体形成固溶体，通过增加氧化 铝的晶格畸变，使扩散速率变大，从而促进烧结。添加剂如Ti02、 Cr203、 Fe203、 Mn02 、 丫203等。但是，当加入量较少时，烧结温度仍然偏高；当加入量增大时， 虽然有利于烧结，但最终材料力学性能出现较大幅度下降。
为了解决这些问题，近几年来国内外学者均进行了大量的研究工作。国内 外实验室关于氧化铝陶瓷的研究水平取得了重要进展，日本科学家在90年代研 制出抗弯强度达到〉1000MPa的氧化铝样品。提出用超细氧化铝粉体作原料，在 140(TC烧结即能制备出性能优良的致密坯体，但其超细氧化铝粉制备工艺复杂， 成本很高。我国目'前同样存在类似的问题，虽然国内学者也在氧化铝原料制备 及降低氧化铝陶瓷的烧结温度方面做了大量的研究工作，都没有从根本上解决 氧化铝陶瓷的价格与性能之间的矛盾，我国的研究人员在实验室条件下也得到 抗弯强度300 500MPa,甚至〉lOOOMPa的氧化铝样品，采用的原料是超细纳米
氧化铝粉与纳米碳化硅复合原料加等离子放电烧结或热等静压烧结，其抗弯强
度得到大幅度提高，但不具有工业价值，工业生产无法推广。
发明内容
本发明的目的是就是采用工业原料，通过添加氧化钼，利用常压低温烧结
技术制备抗弯强度大300 ~ 600MPa的高强度氧化铝陶瓷，可以解决上述烧结温 度过高、采用超细粉或用离子放电烧结或热等静压烧结所产生的能耗过大，产 品成本高等的问题。
本发明涉及的钼刚玉陶瓷材料中原料重量百分比含量为氧化铝粉85 ~ 99. 5 % 、氧化钼0. 1 ~ 3. 0 % 、粘土 0. 1 ~ 14. 5 % 、长石0. 1 ~ 14. 5 % 、石友酸4丐0. 1 ~ 14. 5% 、滑石0. 1 ~ 14. 5% 。
具体步骤为
(1)在氧化铝粉中添加氧化钼，以粘土、长石、碳酸钙、滑石作为烧结助
剂；
(2 )将上述原料球磨混合3小时后在空气中于IO(TC烘干24小时； (3 )在200 ~ 30画Pa下保压3分钟冷等静压成型；
(4)在硅钼炉中1350 ~ 1550。C保温0.5~3小时烧结，随炉冷却，可获得 抗弯强度为300 ~ 6O画Pa烧结体即钼刚玉陶瓷材料。
本发明釆用一般工业设备，工艺筒单，有利于刚玉陶瓷工业化生产；不仅 显著降低氧化铝陶瓷的烧结温度，同时抗弯强度可以达到350 60謹pa;能显著 降低高铝陶瓷生产中的高温能耗及产品成本，同时获得高强度氧化铝陶瓷。
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施例方式
实施例1:
(1) 原料重量百分比为a-Ah(U分92y。、氧化钼1%、长石1%、碳酸4丐2%、粘 土 3°/ 和滑石1%，按上述比例le4牛；
(2) 将上ii^料球磨混合3小时后在空气中于100。C烘干24小时； (3 )釆用冷等静压成型，在2OOMPa压力下保压3分钟;
(4) ^f圭钼炉中于1430。C常压烧结，保温2小时。 所制得产品的抗弯强度为430MPa。
实施例2:
(1)原料重量百分比为cc -人1203粉95%、氧化钼0. 5%、长石1%、碳酸4丐1°/。、 粘土 1.5%和滑石1°/ ，按上述比例酉e4牛；
(2 )将上述原料球磨混合3小时后在空气中于IO(TC烘干24小时； (3 ) 300MPa下保压3分钟冷等^^压成型； (4 )在硅钼炉中于1480。C常压烧结，保温2小时。 所制得产品的抗弯强度为500MPa。
权利要求
1.一种钼刚玉陶瓷材料，其特征在于钼刚玉陶瓷材料中原料重量百分比含量为氧化铝粉85～99.5％、氧化钼0.1～3.0％、粘土0.1～14.5％、长石0.1～14.5％、碳酸钙0.1～14.5％、滑石0.1～14.5％。
2. —种权利要求l所述钼刚玉陶资材料的低温烧结方法，其特征在于具体步 骤为(1)在氧化铝粉中添加氧化钼，以粘土、长石、碳酸钙、滑石作为烧结助剂；(2 )将上述原料球磨混合3小时后在空气中于IO(TC烘干24小时； (3 )采用冷等静压成型，在200 ~ 300MPa压力下保压3分钟； (4)在硅钼炉中1350 1550。C保温0. 5~3小时烧结，随炉冷却，可获得 抗弯强度为300 ~ 600MPa烧结体即钼刚玉陶瓷材料。
全文摘要
本发明公开了一种钼刚玉陶瓷材料及低温烧结方法。钼刚玉陶瓷材料中原料重量百分比含量为氧化铝粉85～99.5％、氧化钼0.1～3.0％、粘土0.1～14.5％、长石0.1～14.5％、碳酸钙0.1～14.5％、滑石0.1～14.5％。步骤为将上述原料球磨混合3小时后在空气中于100℃烘干24小时；采用冷等静压成型，在200～300MPa下保压3分钟；在硅钼炉中1350～1550℃保温0.5～3小时烧结，随炉冷却，可获得钼刚玉陶瓷材料。本发明采用一般工业设备，工艺简单，有利于刚玉陶瓷工业化生产；不仅显著降低氧化铝陶瓷的烧结温度，同时抗弯强度可以达到350～600MPa；能显著降低高铝陶瓷生产中的高温能耗及产品成本，同时获得高强氧化铝陶瓷。
文档编号C04B35/10GK101182190SQ20071014735
公开日2008年5月21日 申请日期2007年9月4日 优先权日2007年9月4日
发明者吴伯麟, 楠 张, 杨淑金 申请人:桂林工学院