专利名称：通过浸渗坯体制备氧化铝陶瓷的方法
技术领域：
本发 明属于陶瓷制备技术领域，特别是涉及一种通过浸渗坯体制备氧化铝陶瓷的方法。
背景技术：
氧化铝陶瓷是指以氧化铝为基材并利用陶瓷制造工艺制备具有一定透光性的陶瓷。氧化铝陶瓷不但具有陶瓷本身的耐高温、耐腐蚀、高绝缘、高强度等特性，还具备有玻璃的光学性能和许多其他材料所不可比的优势如电导率低等，所以氧化铝陶瓷逐渐在特种仪器制造，照明技术，无线电子技术，光学及高温技术等领域得到日益广泛的应用。氧化铝晶体的双折射率相差小，氧化铝陶瓷的最大特点是透明性且对可见光和红外光的良好透过性，此外氧化铝陶瓷还具有电绝缘好，热导率高的优点。因此氧化铝陶瓷在高强气体放电灯管，高温红外探测用窗等领域的应用也越来越广。氧化铝陶瓷在生产过程中，高温会导致氧化铝晶体的迅速增长，这一结果会导致陶瓷内部的气体来不及排出而被封闭在陶瓷内形成气泡，而影响氧化铝陶瓷的透光效果。为了抑制氧化铝陶瓷内气泡的生成，需要引入助剂来抑制氧化铝晶粒的快速增长，让陶瓷内的气体有时间逸出。现常用的抑制剂主是含有有Mg、Zr、La、Ca等离子的氧化物。引入抑制剂的传统工艺方法主要有球磨混合法就是将抑制剂以氧化物的形式以固体形式混入，化学法现主要有共沉淀或溶胶凝胶法掺入抑制剂，或直接使用已经渗有抑制剂的氧化铝粉
坐寸ο这些传统的工艺方法工艺复杂，预混时间长并且在预混时需要加入胶体或造粒液等有机材料，在成型后再排胶或脱脂，但却不能够保证排胶或脱脂的彻底，这是氧化铝陶瓷内气泡的主要气体来源。在传统工艺中，造粒液或胶体的使用量在氧化铝重量的5%-10%之间，虽然这些造粒液或胶体可以进行5次左右的重复使用，但这类物质对生产环境有一定的污染，同时因为在坯体内的胶体或造粒液不能够彻底清除，在进行高温烧结时残留的部分胶体或造粒液除生成二氧化碳或水蒸汽外还有部分生成碳黑影响氧化铝陶瓷的透光率。本方法是在氧化铝坯体成型时不使用任何胶体或造粒液，并在成型坯体预烧后置于抑制剂离子水溶液中以实现抑制剂的引入。该方法省去了传统工艺中的胶体或造粒液的使用及排胶或脱脂工艺，降低了成本并减少了生产工序。
发明内容
本发明的目的是通过本工艺和生产方法，不再需要胶体的使用也不需要排胶工序，并在引入抑制剂时，排除了硝酸根或氯离子的使用，减少环境污染的同时降低生产成本。本发明是通过以下技术方案实现的通过浸渗坯体制备氧化铝陶瓷的方法，按照如下步骤进行(1)，将α-氧化铝粉末成型，制备陶瓷坯体，所述陶瓷坯体采用高压压铸成型；
(2)，将压铸成型的陶瓷坯体进行预烧结处理，预烧温度为900-1250°C，保温时间为O. 5-5小时；(3)，将预烧处理后的陶瓷坯体自然降温到50_75°C后浸入抑制剂溶液中浸渗，浸渗时间为3-8小时，浸渗温度为25-60°C恒温浸渗；(4)，将浸渗后的坯体去除表面水后干燥，干燥温度为30-100°C，干燥时间为30-60小时；(5)，将干燥后的陶瓷坯体置于炉中烧结，烧结温度为1700-1900°C，保温时间为2-4小时，得到半透明氧化铝陶瓷。所述的α -氧化铝粉末纯度为99. 9%_99. 99%,粒径不超过20nm。所述陶瓷坯体成型采用粉末高压压铸成型，所述压力为350_550MPa。 所述抑制剂水溶液为饱和氢氧化钙水溶液。本发明的有益效果是该方法节省了用于坯体成型的胶体或造粒液的使用也避免了在烧结过程中因胶体或造粒液残留而有碳黑的产生并避免了因有机物的去除或硝酸根或氯离子在烧结时的氨气或氯气的污染。
具体实施例方式本发明提供了一种通过浸渗坯体制备氧化铝陶瓷的方法，下面通过具体实施方式
对本发明进行详细描述。本发明是通过以下技术方案实现的通过浸渗坯体制备氧化铝陶瓷的方法，按照如下步骤进行(1)，将α-氧化铝粉末成型，制备陶瓷坯体，所述陶瓷坯体采用高压压铸成型；所述的α-氧化铝粉末纯度为99. 9%-99. 99%，粒径不超过20nm。在本发明的其它方式中，α -氧化铝粉末纯度为85%以上均可，当选用纯度低的氧化铝时，其内的其它物质可以根据需要是二氧化硅，氧化钙，氧化镁，氧化锌、或稀土氧化物等用于改善氧化铝陶瓷性能的物质。所述陶瓷坯体成型采用粉末高压压铸成型，所述压力为350_550MPa，在实际工业生产中优选为500-550MPa。在其它实施方式中也可以选择其它成型方式，比如高压注射成型等方式也能够实现本发明的目的。(2)，将压铸成型的陶瓷坯体进行预烧结处理，，预烧温度为900-1250°C，保温时间为O. 5-5小时；最佳时间为2-4小时，预烧温度的选择依待制造部件而有所区别，特别是当一个陶瓷产品是由多个部件组成时，用于装配入内部的部件的预烧温度高于处于外部的部件温度，其温差一般在150-200°C之间。(3)，将预烧处理后的陶瓷坯体自然降温到50_75°C后浸入抑制剂溶液中浸渗，浸渗时间为3-8小时，浸渗温度为25-60°C恒温浸渗；若选用不是纯度的氧化铝粉末，在粉末中包含有钙元素时，可以省略这一工序。(4)，将浸渗后的坯体去除表面水后放入烘箱干燥，干燥温度为30-100°C，干燥时间为30-60小时；在本发明中也可以选用其它干燥方式但不能选用通风干燥，通风干燥的预烧后坯体在烧结过程中的废品率高于30%，其原理不明。(5)，将干燥后的陶瓷坯体置于炉中烧结，烧结温度为1700-1900°C，保温时间为2-4小时，得到透明氧化铝陶瓷。在制备过程中所使用的炉子在预烧和烧结两工序中可以采用不同的炉型也可以选用相同的炉型。现使用的炉型均可以使用本发明没有特别限定，但优选氢气炉，主要是因为氢气炉的温度升高快和产物为水可以吸收在炼制过程中从坯体内逸出的气体，减少这部分气体在高温情况下同坯体表面再反应发生。而电炉等就不具有此优势。所述抑制剂水溶液为饱和氢氧化钙水溶液。 以上所述仅是对本发明技术方案的具体描述，当然本领域的技术人员可以根据本技术方案进行改进，这些改进应当被认为是本发明的保护范围内。
权利要求
1.通过浸渗坯体制备氧化铝陶瓷的方法，其特征在于按照如下步骤进行 (1)，将a-氧化铝粉末成型，制备陶瓷坯体，所述陶瓷坯体采用高压压铸成型； (2)，将压铸成型的陶瓷坯体进行预烧结处理，预烧温度为900-1250°C，保温时间为0.5-5小时； (3)，将预烧处理后的陶瓷坯体自然降温到50-75°C后浸入抑制剂溶液中浸渗，浸渗时间为3-8小时,浸渗温度为25-60°C恒温浸渗； (4)，将浸渗后的坯体去除表面水后干燥，干燥温度为30-100°C，干燥时间为30-60小时； (5)，将干燥后的陶瓷坯体置于炉中烧结，烧结温度为1700-1900°C，保温时间为2-4小时，得到半透明氧化铝陶瓷。
2.根据权利要求I所述的通过浸渗坯体制备氧化铝陶瓷的方法，其特征在于所述的a -氧化铝粉末纯度为99. 9%-99. 99%，粒径不超过20nm。
3.根据权利要求I或2所述的通过浸渗坯体制备氧化铝陶瓷的方法，其特征在于所述陶瓷坯体成型采用粉末高压压铸成型，所述压力为350-550MPa。
4.根据权利要求3所述的通过浸渗坯体制备氧化铝陶瓷的方法，其特征在于所述压力为 500-550MPa。
5.根据权利要求I所述的通过浸渗坯体制备氧化铝陶瓷的方法，其特征在于所述抑制剂水溶液为饱和氢氧化钙水溶液。
6.根据权利要求I所述的通过浸渗坯体制备氧化铝陶瓷的方法，其特征在于所述的炉型为氢气炉。
7.根据权利要求I所述的通过浸渗坯体制备氧化铝陶瓷的方法，其特征在于所述的干燥采用烘箱干燥。
全文摘要
本发明涉及通过浸渗坯体制备氧化铝陶瓷的方法，将α-氧化铝粉末成型，制备陶瓷坯体，将陶瓷坯体进行预烧结处理，将预烧处理后的陶瓷坯体自然降温后浸入抑制剂溶液中浸渗，将浸渗后的坯体去除表面水后干燥，将干燥后的陶瓷坯体置于炉中烧结，得到半透明氧化铝陶瓷。
文档编号C04B35/622GK102674818SQ201210189159
公开日2012年9月19日 申请日期2012年6月6日 优先权日2012年6月6日
发明者吕冠军, 林韩邦, 王忠节, 王节强, 王节远 申请人:宁波泰格尔陶瓷有限公司