本发明低温烧成高铝陶瓷及其制备方法属于氧化铝陶瓷技术领域，具体涉及一种低温烧成氧化铝陶瓷的制备。
背景技术：
氧化铝陶瓷是一种以阿尔法AL2O3为主晶相的陶瓷材料，其氧化铝含量一般在75~99%之间。习惯上以配料中氧化铝含量进行分类，氧化铝含量在75%左右的叫“75”磁，氧化铝含量在99%左右的叫“99”磁。由于氧化铝原料来源广泛，价格相对低廉，使得它在电子、机械、纺织、汽车、化工、冶金领域得到广泛应用。
高铝陶瓷是指氧化铝含量在90~99%的氧化铝陶瓷，其煅烧温度一般在1600℃以上，99磁的烧结温度更是高达1800℃左右。通常需要在氧化铝中加入CaO-MgO-SiO2等变价氧化物作为烧结助剂，来降低烧成温度，但通常温度也达1650℃以上。加入烧结助剂的氧化铝经高温烧成后，体积致密，机械强度高，导热性能良，绝缘强度高，介电损耗低，生物相容性好，通常被称为刚玉磁，广泛应用于各领域。
为了降低高铝磁的烧成温度，可以采用更小粒径的氧化铝原料，也可以采用诸如热压烧结、热等静压烧结、真空烧结、气氛烧结、微波烧结、等粒子烧结等烧结方法，但这些方法要么原料成本奇高，要么设备昂贵复杂，要么难以大批量生产，都限制了这些方法的应用。因此，寻找合适的烧结助剂，在现阶段仍然是经济合理的降低烧结温度的方法。
技术实现要素：
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种低温烧成高铝陶瓷及其制备方法，在保持高铝陶瓷机械、电气和生物性能的同时，又能实现低温烧成，降低了工艺难度及能源损耗。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：低温烧成高铝陶瓷，包括如下重量份配比的原料：
三氧化二铋 0.2~1份，
三氧化二锑 0.2~1份，
二氧化钛 0.4~1份，
氧化镁 0.1~0.5份，
二氧化硅 0.5~1.5份，
高岭土 0.5~2份，
氧化钙 2~8份，
氧化铝 100份。
优选的，低温烧成高铝陶瓷，包括如下重量份配比的原料：
三氧化二铋 0.3~0.5份，
三氧化二锑 0.3~0.5份，
二氧化钛 0.4~0.8份，
氧化镁 0.2~0.4份，
二氧化硅 0.5~1份，
高岭土 1~2份，
氧化钙 2~4份，
氧化铝 100份。
所述三氧化二铋、三氧化二锑、二氧化钛均采用细度为D50≤4微米的高纯度、高细度原料。
所述氧化镁、二氧化硅、高岭土、氧化钙和氧化铝均采用细度为D50≤4微米的高纯度、高细度原料。
低温烧成高铝陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
第一步，按所述配比将原料倒入容器中加水混合成料浆，所述原料与水的重量份配比为：原料300份，水150-180份；
第二步，在料浆内加入分散剂和塑化剂，并对料浆进行搅拌湿磨，搅拌速度为90-120 r/min，搅拌时间为140-160 min，经激光粒度检测仪检测料浆的细度到达D50≤2.2微米时停止湿磨；
第三步，在料浆内加入PVA溶液并混合均匀，所述PVA溶液的重量为料浆总重的10-12%；
第四步，将料浆通过喷雾造粒塔进行造粒，然后干压或等静压成型；
第五步，将粉料制成陶瓷毛坯并在隧道窑中进行烧制成型，隧道窑中的烧制温度为1490~1520℃，且陶瓷毛坯在烧制中必须在1520℃下保温2-2.5 h；
第六步，将烧制成型的高铝陶瓷移出隧道窑后冷却。
所述第三步中的PVA溶液为浓度10%的PVA溶液。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明工艺简单，在不改变现有设备的基础上，效果突出，在保持高铝陶瓷机械、电气和生物性能的同时，烧成温度比常规烧结温度低120℃以上，在1490~1520℃以下可完全烧成，延长窑炉、钵具和钼棒的使用寿命，减少电费消耗；
陶瓷原料中的三氧化二铋和三氧化二锑的作用是生成低温液相，促进氧化铝烧结，加快溶解、析出效应及蒸发、凝结效应，其中三氧化二铋熔点为825℃，三氧化二锑熔点为655℃，可以大大加快烧结速度；
陶瓷原料中的二氧化钛由于与氧化铝原子半径和晶格相近，可以与氧化铝形成连续固溶体，增大氧化铝晶格畸变，活化氧化铝晶格能，降低烧结温度；
陶瓷原料中的氧化镁作用是形成铝镁尖晶石，阻碍氧化铝晶粒的长大，形成细晶组织，提高机械性能。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中PVA溶液为聚乙烯醇树脂溶液，本发明中使用的PVA溶液为提前调配并溶解好的浓度10%的PVA溶液。
实施例一
低温烧成高铝陶瓷，包括如下重量份配比的原料：
三氧化二铋 0.2份，
三氧化二锑 0.2份，
二氧化钛 0.4份，
氧化镁 0.1份，
二氧化硅 0.5份，
高岭土 0.5份，
氧化钙 2份，
氧化铝 100份。
所述三氧化二铋、三氧化二锑、二氧化钛均采用细度为D50≤4微米的高纯度、高细度原料。
所述氧化镁、二氧化硅、高岭土、氧化钙和氧化铝均采用细度为D50≤4微米的高纯度、高细度原料。
低温烧成高铝陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
第一步，按上述配比将原料倒入容器中加水混合成料浆，原料总重300 kg，水重150 kg；
第二步，在料浆内加入分散剂和塑化剂，并对料浆进行搅拌湿磨，搅拌速度为90 r/min，搅拌时间为140 min，经激光粒度检测仪检测料浆的细度到达D50≤2.2微米时停止湿磨；
第三步，在料浆内加入45 kg的PVA溶液并混合均匀；
第四步，将料浆通过喷雾造粒塔进行造粒，然后干压或等静压成型；
第五步，将粉料制成陶瓷毛坯并在隧道窑中进行烧制成型，隧道窑中的烧制温度为1490~1520℃，且陶瓷毛坯在烧制中必须在1520℃下保温2 h；
第六步，将烧制成型的高铝陶瓷移出隧道窑后冷却。
实施例二
低温烧成高铝陶瓷，包括如下重量份配比的原料：
三氧化二铋 0.3份，
三氧化二锑 0.3份，
二氧化钛 0.4份，
氧化镁 0.2份，
二氧化硅 0.5份，
高岭土 1份，
氧化钙 2份，
氧化铝 100份。
所述三氧化二铋、三氧化二锑、二氧化钛均采用细度为D50≤4微米的高纯度、高细度原料。
所述氧化镁、二氧化硅、高岭土、氧化钙和氧化铝均采用细度为D50≤4微米的高纯度、高细度原料。
低温烧成高铝陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
第一步，按所述配比将原料倒入容器中加水混合成料浆，原料总重为300 kg，水重160 kg；
第二步，在料浆内加入分散剂和塑化剂，并对料浆进行搅拌湿磨，搅拌速度为100 r/min，搅拌时间为150 min，经激光粒度检测仪检测料浆的细度到达D50≤2.2微米时停止湿磨；
第三步，在料浆内加入50 kg的PVA溶液并混合均匀；
第四步，将料浆通过喷雾造粒塔进行造粒，然后干压或等静压成型；
第五步，将粉料制成陶瓷毛坯并在隧道窑中进行烧制成型，隧道窑中的烧制温度为1490~1520℃，且陶瓷毛坯在烧制中必须在1520℃下保温2 h；
第六步，将烧制成型的高铝陶瓷移出隧道窑后冷却。
实施例三
低温烧成高铝陶瓷，包括如下重量份配比的原料：
三氧化二铋 0.4份，
三氧化二锑 0.4份，
二氧化钛 0.6份，
氧化镁 0.3份，
二氧化硅 0.8份，
高岭土 1.5份，
氧化钙 3份，
氧化铝 100份。
所述三氧化二铋、三氧化二锑、二氧化钛均采用细度为D50≤4微米的高纯度、高细度原料。
所述氧化镁、二氧化硅、高岭土、氧化钙和氧化铝均采用细度为D50≤4微米的高纯度、高细度原料。
低温烧成高铝陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
第一步，按所述配比将原料倒入容器中加水混合成料浆，原料总重为300 kg，水重160 kg；
第二步，在料浆内加入分散剂和塑化剂，并对料浆进行搅拌湿磨，搅拌速度为100 r/min，搅拌时间为150 min，经激光粒度检测仪检测料浆的细度到达D50≤2.2微米时停止湿磨；
第三步，在料浆内加入50kg的PVA溶液并混合均匀；
第四步，将料浆通过喷雾造粒塔进行造粒，然后干压或等静压成型；
第五步，将粉料制成陶瓷毛坯并在隧道窑中进行烧制成型，隧道窑中的烧制温度为1490~1520℃，且陶瓷毛坯在烧制中必须在1520℃下保温2.3 h；
第六步，将烧制成型的高铝陶瓷移出隧道窑后冷却。
实施例四
低温烧成高铝陶瓷，包括如下重量份配比的原料：
三氧化二铋 0.5份，
三氧化二锑 0.5份，
二氧化钛 0.8份，
氧化镁 0.4份，
二氧化硅 1份，
高岭土 2份，
氧化钙 4份，
氧化铝 100份。
所述三氧化二铋、三氧化二锑、二氧化钛均采用细度为D50≤4微米的高纯度、高细度原料。
所述氧化镁、二氧化硅、高岭土、氧化钙和氧化铝均采用细度为D50≤4微米的高纯度、高细度原料。
低温烧成高铝陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
第一步，按所述配比将原料倒入容器中加水混合成料浆，原料总重为300 kg，水重170 kg；
第二步，在料浆内加入分散剂和塑化剂，并对料浆进行搅拌湿磨，搅拌速度为110 r/min，搅拌时间为150 min，经激光粒度检测仪检测料浆的细度到达D50≤2.2微米时停止湿磨；
第三步，在料浆内加入50kg的PVA溶液并混合均匀；
第四步，将料浆通过喷雾造粒塔进行造粒，然后干压或等静压成型；
第五步，将粉料制成陶瓷毛坯并在隧道窑中进行烧制成型，隧道窑中的烧制温度为1490~1520℃，且陶瓷毛坯在烧制中必须在1520℃下保温2.5 h；
第六步，将烧制成型的高铝陶瓷移出隧道窑后冷却。
实施例五
低温烧成高铝陶瓷，包括如下重量份配比的原料：
三氧化二铋 1份，
三氧化二锑 1份，
二氧化钛 1份，
氧化镁 0.5份，
二氧化硅 1.5份，
高岭土 2份，
氧化钙 8份，
氧化铝 100份。
所述三氧化二铋、三氧化二锑、二氧化钛均采用细度为D50≤4微米的高纯度、高细度原料。
所述氧化镁、二氧化硅、高岭土、氧化钙和氧化铝均采用细度为D50≤4微米的高纯度、高细度原料。
低温烧成高铝陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
第一步，按所述配比将原料倒入容器中加水混合成料浆，原料总重为300 kg，水重180 kg；
第二步，在料浆内加入分散剂和塑化剂，并对料浆进行搅拌湿磨，搅拌速度为120 r/min，搅拌时间为160 min，经激光粒度检测仪检测料浆的细度到达D50≤2.2微米时停止湿磨；
第三步，在料浆内加入55 kg的PVA溶液并混合均匀；
第四步，将料浆通过喷雾造粒塔进行造粒，然后干压或等静压成型；
第五步，将粉料制成陶瓷毛坯并在隧道窑中进行烧制成型，隧道窑中的烧制温度为1490~1520℃，且陶瓷毛坯在烧制中必须在1520℃下保温2.5 h；
第六步，将烧制成型的高铝陶瓷移出隧道窑后冷却。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。