一种低气孔率刚玉及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低气孔率刚玉及其制备方法，低气孔率刚玉按原料总重量的百分含量计，由如下各原料组成：氧化铝90％‑98％、氧化钇1.5％‑5％、氧化镧0.5％‑5％。制备方法为按上述重量百分比称量各原料，将氧化铝、氧化钇和氧化镧混合均匀，然后转入电熔炉进行电熔；待氧化铝、氧化钇和氧化镧完全熔解；继续保持熔体温度并进行精炼，精炼完成后自然冷却结晶获得球状结晶体，即所述低气孔率刚玉。本发明专利技术的低气孔率刚玉中含α‑氧化铝相为95％以上，低气孔率刚玉的气孔率可达1％以下；故低气孔率刚玉具有气孔率低、耐热性好、韧性好、稳定性强的优点。

A Low Porosity Corundum and Its Preparation Method

The present invention discloses a low porosity corundum and its preparation method. The low porosity corundum is composed of the following raw materials: alumina 90%98%, yttrium oxide 1.5%5%, lanthanum oxide 0.5%5% according to the percentage of the total weight of raw materials. The preparation method is to weigh the raw materials according to the above weight percentage, mix alumina, yttrium oxide and lanthanum oxide evenly, and then transfer them into the electric melting furnace for electric melting; wait for the complete melting of alumina, yttrium oxide and lanthanum oxide; continue to maintain the melt temperature and refine, and then naturally cool and crystallize after refining to obtain spherical crystals, that is, the corundum with low porosity. The low porosity corundum of the invention contains more than 95% alpha alumina phase, and the low porosity corundum has a porosity of less than 1%. Therefore, the low porosity corundum has the advantages of low porosity, good heat resistance, good toughness and strong stability.

【技术实现步骤摘要】
一种低气孔率刚玉及其制备方法
本专利技术涉及耐火材料
，尤其涉及一种低气孔率刚玉及其制备方法。
技术介绍
刚玉的耐酸碱性强，尺寸稳定性好，成型好，晶相稳定，硬度高，广泛应用于各种塑料、橡胶、陶瓷、耐火材料等产品的补强增韧；但，目前，现有一般刚玉的气孔率高达30％-45％，其晶体呈针尖状结构或板状结构，由此种刚玉制成的产品，其耐热性、强度、韧性以及结构稳定性势必受到影响。由此，减少刚玉的气孔率及改变刚玉的晶体结构对改善刚玉的特性具有实际的重要意义。
技术实现思路
因此，鉴于上述问题，本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种具有气孔率低、耐热性好、韧性好、稳定性高的低气孔率刚玉；另外，本专利技术还提供一种低气孔率刚玉的制备方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种低气孔率刚玉，按原料总重量的百分含量计，由如下各原料组成：氧化铝90％-98％、氧化钇1.5％-5％、氧化镧0.5％-5％。本专利技术的有益效果是：常温下氧化铝主要以γ-氧化铝晶型存在，在1500℃以上可完全转变成α-氧化铝。因此，在2300℃以上的电熔温度下，γ-氧化铝晶体完全转变为α-氧化铝。另外，本专利技术原料中的氧化钇，在电熔过程中同氧化铝反应生成铝酸钇，铝酸钇可促使氧化铝晶体在由γ-氧化铝晶型向α-氧化铝晶型转变的过程中球形结构化，避免α-氧化铝晶体向针尖状晶体结构或板状晶体结发展。电熔及精炼结束后，自然冷却结晶获得球状结晶体，晶体的球状结构有效缩小了晶体内部各晶粒之间的间距。另外，原料中的氧化镧具有结晶致密化作用，可进一步提高产品的结构致密度。再者，低气孔率刚玉中含相变形成的α-氧化铝相达95％以上。由此，形成的刚玉的气孔率低，气孔率可达1％以下。极低的气孔率和高的α-氧化铝相含量可大大提高刚玉的耐热性、强度、韧性和结构稳定性，使得用其进行生产制造的产品具有良好的品质。另外，在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进，还可以具有如下附加技术特征。进一步，本实施例的低气孔率刚玉，按原料总重量的百分含量计，由如下各原料组成：氧化铝95％、氧化钇3.5％、氧化镧1.5％。形成的低气孔率刚玉的气孔率低，气孔率可达1％以下。进一步，所述氧化铝的纯度为95％以上；氧化铝的纯度高，含有害杂质少，可减少电熔过程中杂质转变成气体逸出时对刚玉结构的破坏，避免刚玉气孔率的增加，还可以减少杂质对刚玉性能的影响。另外，本专利技术提供的一种低气孔率刚玉的制备方法，包括如下步骤：(1)按原料总重量的百分含量计，称取如下原料：氧化铝90％-98％、氧化钇1.5％-5％、氧化镧0.5％-5％；(2)然后将氧化铝、氧化钇和氧化镧混合均匀，转入电熔炉中进行电熔，待氧化铝、氧化钇和氧化镧熔解；(3)电熔至原料完全熔解；继续保持熔体温度并进行精炼，精炼完成后冷却结晶获得球状结晶体，即所述低气孔率刚玉。通过本专利技术的低气孔率刚玉的制备方法，在2300℃以上的电熔温度下，γ-氧化铝晶体完全转变为α-氧化铝。另外，本实施例原料中的氧化钇，在电熔过程中同氧化铝反应生成铝酸钇，铝酸钇可促使氧化铝晶体在由γ-氧化铝晶型向α-氧化铝晶型转变的过程中球形结构化，避免α-氧化铝晶体向针尖状晶体结构或板状晶体结发展。电熔及精炼结束后，自然冷却结晶获得球状结晶体，晶体的球状结构有效缩小了晶体内部各晶粒之间的间距。另外，原料中的氧化镧具有结晶致密化作用，可进一步提高产品的结构致密度。再者，低气孔率刚玉中含相变形成的α-氧化铝相达95％以上。由此，形成的刚玉的气孔率低，气孔率可达1％以下。极低的气孔率和高的α-氧化铝相含量可大大提高刚玉的耐热性、强度、韧性和结构稳定性，使得用其进行生产制造的产品具有良好的品质。进一步，在本专利技术的低气孔率刚玉的制备方法的步骤(2)中，电熔温度为2300℃-2700℃；温度高，使γ-氧化铝晶型充分转变为α-氧化铝晶型。进一步，在本专利技术的低气孔率刚玉的制备方法的步骤(3)中，冷却方式为自然冷却；防止由于冷却过快产生较大的收缩应力而破坏结晶晶体组织。进一步，通过本专利技术的低气孔率刚玉的制备方法制得的所述低气孔率刚玉的气孔率为1％以下；低气孔率刚玉的气孔率低，具有高密度、高强度、强韧性的优良性能。进一步，通过本专利技术的低气孔率刚玉的制备方法制得的所述低气孔率刚玉中α-氧化铝相达95％以上；低气孔率刚玉的α-氧化铝相含量高，其耐热性和抗相变结构稳定性好。进一步，所述氧化铝、氧化钇和氧化镧均为粉粒；将氧化铝、氧化钇和氧化镧加工成粉粒，有利于缩短电熔时间，降低氧化物之间的化学反应温度，增大各反应物之间的接触面积，加快反应进行，降低电耗。进一步，所述氧化铝、氧化钇和氧化镧的粒径均为30-70μm；氧化铝、氧化钇和氧化镧的粒径适中，加工难度低，有利于加工得到。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。实施例1：本实施例的低气孔率刚玉，按原料总重量的百分含量计，由如下各原料组成：氧化铝90％、氧化钇5％、氧化镧5％。具体的，本实施例的氧化铝优选为纯度高的氧化铝，以减少氧化铝中杂质元素对产品的影响。例如，氧化铝中含杂质元素钠的量较大，在高温下，即在γ-氧化铝晶型向α-氧化铝转变的过程中，钠与氧化铝中的另一种杂质元素硼反应生成气态的四硼酸钠，气态物质在化学势的推动下不断从氧化铝晶格间向熔体表面逸出，从而破坏氧化铝的晶体结构。另外，对于不同需求的氧化铝制产品，其对氧化铝纯度的要求也各不相同；氧化铝的纯度影响由其制作成型的产品的物理、机械性能及其使用寿命。具体的，本实施例中的“氧化铝纯度高”指的是氧化铝中含有的不可避免或难以去除的杂质少，本实施例中的“刚玉”的实质为由氧化铝、氧化镧、氧化钇经高温反应并冷却结晶形成的以α-氧化铝基晶体为主的产物。具体的，本实施例的原料中的氧化铝、氧化钇、氧化镧可以是块状或颗粒，也可以是经过加工制得的粉粒。具体的，本实施例的原料中有氧化钇，在电熔下，温度在2300℃以上，γ-氧化铝晶体完全转变为α-氧化铝。另外，本实施例原料中的氧化钇，在电熔过程中同氧化铝反应生成铝酸钇，铝酸钇可促使氧化铝晶体在由γ-氧化铝晶型向α-氧化铝晶型转变的过程中球形结构化，避免α-氧化铝晶体向针尖状晶体结构或板状晶体结发展。电熔及精炼结束后，自然冷却结晶获得球状结晶体，晶体的球状结构有效缩小了晶体内部各晶粒之间的间距。另外，原料中的氧化镧具有结晶致密化作用，可进一步提高产品的结构致密度。再者，低气孔率刚玉中含相变形成的α-氧化铝相达95％以上。由此，形成的刚玉的气孔率低，气孔率可达1％以下。极低的气孔率和高的α-氧化铝相含量可大大提高刚玉的耐热性、强度、韧性和结构稳定性，使得用其进行生产制造的产品具有良好的品质。在本专利技术的一个实施例中，本实施例的低气孔率刚玉，按原料总重量的百分含量计，由如下各原料组成：氧化铝90％、氧化钇5％、氧化镧5％。本实施例形成的低气孔率刚玉的气孔率低，气孔率可达0.7％。在本专利技术的一个实施例中，所述氧化铝的纯度为95％以上；具体的，氧化铝的纯度高，含有害杂质少，可减少电熔过程中杂质转变成气体逸出时对刚玉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低气孔率刚玉，其特征在于，按原料总重量的百分含量计，由如下各原料组成：氧化铝90％‑98％、氧化钇1.5％‑5％、氧化镧0.5％‑5％。

【技术特征摘要】
1.一种低气孔率刚玉，其特征在于，按原料总重量的百分含量计，由如下各原料组成：氧化铝90％-98％、氧化钇1.5％-5％、氧化镧0.5％-5％。2.根据权利要求1所述的一种低气孔率刚玉，其特征在于，按原料总重量的百分含量计，由如下各原料组成：氧化铝95％、氧化钇3.5％、氧化镧1.5％。3.根据权利要求1或2所述的一种低气孔率刚玉，其特征在于，所述氧化铝的纯度为95％以上。4.一种低气孔率刚玉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按原料总重量的百分含量计，称取如下原料：氧化铝90％-98％、氧化钇1.5％-5％、氧化镧0.5％-5％；(2)然后将氧化铝、氧化钇和氧化镧混合均匀，转入电熔炉中进行电熔，待氧化铝、氧化钇和氧化镧熔解；(3)电熔至原料完全熔解；继续保持熔体温度并进行精炼，精炼完...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟行佳，黄昌辉，王小多，张宝贵，
申请(专利权)人：贵州大东风机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52