一种氧化铝陶瓷制造技术

本发明专利技术涉及陶瓷领域，特别是涉及一种氧化铝陶瓷。本发明专利技术氧化铝陶瓷包括如下重量份数的组分：氧化铝粉：80‑100份，粘结剂：8‑15份，LaNbO4：2‑10份，淀粉：2‑10份，助烧结剂：5‑15份，晶体抑制剂：3‑10份，塑化剂：3‑15份，分散剂：3‑15份。本发明专利技术在氧化铝陶瓷中加入LaNbO4、淀粉，能够提高得到的氧化铝陶瓷材料的抵抗裂纹扩展的能力断裂韧性；同时，本发明专利技术通过干压结合冷等静压，能够使得到的氧化铝陶瓷坯件强度和密度提高。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化铝陶瓷专利
本专利技术涉及陶瓷领域，特别是涉及一种氧化铝陶瓷。
技术介绍
目前，用于精密电阻的氧化铝陶瓷棒一般由96％的氧化铝制备而成，然而其抗弯度只有300MPa左右，该强度的氧化铝陶瓷棒在组装过程和使用过程中容易受力断裂，直接影响电阻的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述问题，提出了一种气孔率低、硬度高的氧化铝陶瓷。本专利技术的目的通过如下技术方案来实现：一种氧化铝陶瓷，所述氧化铝陶瓷包括如下重量份数的组分：氧化铝粉：80-100份，粘结剂：8-15份，LaNbO4：2-10份，淀粉：2-10份，助烧结剂：5-15份，晶体抑制剂：3-10份，塑化剂：3-15份，分散剂：3-15份。在上述一种氧化铝陶瓷中，所述氧化铝陶瓷包括如下重量份数的组分：氧化铝粉：85-95份，粘结剂：10-13份，LaNbO4：3-8份，淀粉：4-9份，助烧结剂：8-13份，晶体抑制剂：4-9份，塑化剂：5-10份，分散剂：5-10份。本专利技术通过在氧化铝陶瓷中加入LaNbO4，能够与基体保持稳定共存，并且对氧化铝陶瓷的烧结性能有一定的促进作用，对氧化铝基体产生显著的增韧效果；再加入淀粉，可实现氧化铝陶瓷的近净尺寸原位凝固成型，并可获得高致密度的陶瓷烧结体。在上述一种氧化铝陶瓷中，所述粘结剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素中的一种或两种。在上述一种氧化铝陶瓷中，所述助烧结剂为硅酸钙粉，所述硅酸钙粉的纯度为99-100％。硅酸钙作为烧结助剂具有如下优势：硅酸钙纯度高，杂质含量低，能确保得到的氧化铝陶瓷的纯度；在高温烧结过程硅酸钙粉会原位分解成氧化硅及氧化钙，这两种物质均会处于熔融状态，在其相互作用下能更有效的同氧化铝颗粒产生液相，促使氧化铝颗粒重新排列组合，同时熔融状的氧化硅及氧化钙会加速氧化铝颗粒的迁移及填补颗粒间的空隙，保障制品无空隙、高致密，但硅酸钙加入过多会导致残留高影响制品硬度及强度，过少则无法产生足量的液相促使烧结致密，因此本专利技术采用上述重量份数的硅酸钙。在上述一种氧化铝陶瓷中，所述晶体抑制剂为轻质氧化镁。本专利技术选用轻质氧化镁作为晶体抑制剂，因轻质氧化镁的比表面积大，同等重量，其面积更广，有利于降低氧化镁的加入量，提高氧化铝陶瓷的氧化铝纯度，轻质氧化镁加入过多会使氧化铝颗粒在高温过程中受氧化镁的抑制而无法长大，影响制品烧结致密；加入量过少则氧化铝颗粒在高温过程中受助烧剂的作用而过分长大，降低制品的强度，因此本专利技术采用上述份数的轻质氧化镁。在上述一种氧化铝陶瓷中，通过加入LaNbO4，当LaNbO4铁弹相作为第二相弥散分布加入到氧化铝陶瓷时具有以下效果：在外力作用下，材料内部的裂纹和缺陷附近产生应力集中现象，当集中的应力达到LaNbO4矫顽应力时，LaNbO4发生畴切换响应，切换过程中吸收能量，使材料的弹性应变能力下降，减小了裂纹尖端的应力场强度，使材料抵抗裂纹扩展的能力断裂韧性提高。在上述一种氧化铝陶瓷中，所述淀粉为经过预处理的淀粉，所述预处理具体包括如下步骤：将淀粉放入反应器中并置于恒温水浴，通入臭氧发生器，机械搅拌并氧化处理1-2h，静置。本专利技术采用臭氧对淀粉进行氧化处理，能够使得到的淀粉甙键断裂，并引入醛基和羧基，使淀粉分子官能团发生变化。将氧化淀粉应用本专利技术氧化铝陶瓷中，在一定的固相体积分数下，由于颗粒问的吸引力，体系中颗粒间形成了疏松而有弹性的网状结构，体系在流动变形之前必须在一定程度上先拆散颗粒间的结构，使颗粒发生相对运动，故体系存在屈服值。当体系在超过屈服值的应力作用下流动时，颗粒间的吸引依然存在，结构的拆散和重建在流动时可以同时发生。由于浆料中结构重建的速度随拆散程度的增大而加快，体系在流动中可以达到速度相等的平衡稳定态。因此体系具有一个近似稳定的塑性粘度。当加入的淀粉量小时，对浆料的流型影响不大。而当淀粉含量增大时，浆料有向casson流型转化的趋势，即浆料表观粘度随剪切速率的增大而减小，呈明显的剪切稀化性质。在上述一种氧化铝陶瓷中，所述塑化剂为甘油、硅酸酯偶联剂中的一种或两种。本专利技术的另一个目的在于提供一种上述氧化铝陶瓷的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：预球磨：称取氧化铝粉、LaNbO4、淀粉、分散剂、助烧结剂和晶体抑制剂，并加入去离子水，高速球磨得浆料；球磨：在浆料中加入粘结剂及塑化剂再次球磨得二次浆料；喷雾造粒：在二次浆料中加入消泡剂并在离心式喷雾干燥塔中进行造粒得粒料；压制成型：采用干压成型机将粒料进行压制成型得氧化铝陶瓷预制件；冷等静压：将氧化铝陶瓷预制件经冷等静压处得氧化铝陶瓷坯件；预烧结：在隧道窑炉中将氧化铝陶瓷坯件预烧结得氧化铝陶瓷半成品；热等静压：将氧化铝陶瓷半成品进行热等静压得到氧化铝陶瓷成品。在上述一种氧化铝陶瓷的制备方法中，所述球磨过程在高速湿式球磨机中进行，球磨速度为120-150r/min，球磨时间为2-3h。本专利技术在高速湿式球磨机中浆液昂华旅陶瓷进行球磨，能够使得到的球磨粉粒度均匀，且易于造粒。在上述一种氧化铝陶瓷的制备方法中，所述粒料的直径为0.10-0.15mm，含水率为0.3-0.4％。本专利技术将造粒的直径和含水率控制在上述范围，能够使得到的造粒易于压制成型，且均匀，硬度高。在上述一种氧化铝陶瓷的制备方法中，所述压制成型过程的压力为150-170MPa。在上述一种氧化铝陶瓷的制备方法中，所述冷等静压的压力为200-210MPa，时间为1-2h。本专利技术通过干压结合冷等静压，能够使得到的氧化铝陶瓷坯件强度和密度提高。在上述一种氧化铝陶瓷的制备方法中，所述预烧结过程的温度为1610-1670℃，烧结时间为5-6h。本专利技术采用预烧结的方法，能够使得到的氧化铝陶瓷具有高硬度，且气孔率低。在上述一种氧化铝陶瓷的制备方法中，所述热等静压的压力为190-200MPa，时间为1-2h。热等静压处理能让压坯的密度均匀一致，在模压成型中，无论是单向、还是双向压制，都会出现压坯密度分布不均现象。这种密度的变化在压制复杂形状制品时，往往可达到10％以上。这是由于粉料与钢模之间的摩擦阻力造成的。等静压流体介质传递压力，在各方向上相等。包套与粉料受压缩大体一致，粉料与包套无相对运动，它们之间的摩擦阻力很少，压力只有轻微地下降，这种密度下降梯度一般只有1％以下，因此，可认为坯体密度是均匀的。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1、本专利技术在氧化铝陶瓷中加入LaNbO4、淀粉，能够提高得到的氧化铝陶瓷材料的抵抗裂纹扩展的能力断裂韧性；2、本专利技术通过干压结合冷等静压，能够使得到的氧化铝陶瓷坯件强度和密度提高；3、本专利技术采用组分合理的氧化铝陶瓷材料，并结合合理的制备方法，能够使得到的氧化铝陶瓷气孔率低、硬度高。具体实施方式以下是本专利技术的具体实施例，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。表1：实施例1-5氧化铝陶瓷的组分及份数实施例1预球磨：按照表1实施例1称取氧化铝粉、LaNbO4、淀粉、分散剂、助烧结剂和晶体抑制剂，并加入去离子水，高速球磨得浆料；球磨：在浆料中加入粘结剂及塑化剂再次球磨得二次浆料；所述球磨过程在高速湿式球磨机中进行，球磨速度为120r/min，球磨时间为2h；喷雾造粒：在二次浆料中加入消泡剂并在离心式喷雾干燥塔中进行造粒得粒料；所述粒料的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化铝陶瓷，其特征在于，所述氧化铝陶瓷包括如下重量份数的组分：氧化铝粉：80‑100份，粘结剂：8‑15份，LaNbO4：2‑10份，淀粉：2‑10份，助烧结剂：5‑15份，晶体抑制剂：3‑10份，塑化剂：3‑15份，分散剂：3‑15份。

【技术特征摘要】
1.一种氧化铝陶瓷，其特征在于，所述氧化铝陶瓷包括如下重量份数的组分：氧化铝粉：80-100份，粘结剂：8-15份，LaNbO4：2-10份，淀粉：2-10份，助烧结剂：5-15份，晶体抑制剂：3-10份，塑化剂：3-15份，分散剂：3-15份。2.根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷，其特征在于，所述氧化铝陶瓷包括如下重量份数的组分：氧化铝粉：85-95份，粘结剂：10-13份，LaNbO4：3-8份，淀粉：4-9份，助烧结剂：8-13份，晶体抑制剂：4-9份，塑化剂：5-10份，分散剂：5-10份。3.根据权利要求1或2所述的一种氧化铝陶瓷，其特征在于，所述助烧结剂为硅酸钙粉，所述硅酸钙粉的纯度为99-100％。4.根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷，其特征在于，所述晶体抑制剂为轻质氧化镁。5.根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷，其特征在于，所述淀粉为经过预处理的淀粉，所述预处理具体包括如下步骤：将淀粉放入反应器中并置于恒温水浴，通入臭氧发生器，机械搅拌并氧化处理1-2h，静置。6.一种如权利要求1所述的氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶传剑，李友宝，励永平，
申请(专利权)人：宁波东联密封件有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33