一种氧化铝-氧化锆陶瓷匣钵的制备方法技术

一种氧化铝

【技术实现步骤摘要】
一种氧化铝
‑
氧化锆陶瓷匣钵的制备方法


[0001]本专利技术涉及高温陶瓷领域，尤其是涉及一种氧化铝
‑
氧化锆陶瓷匣钵的制备方法。

技术介绍

[0002]公知的，陶瓷匣钵是锂电池行业煅烧正极材料的关键高温容器，随着锂电池的发展，对陶瓷匣钵的要求越来越高。锂电产业的发展趋势表现为(1)高端品质要求：一是正极材料向高镍锂盐发展，要求匣钵的耐侵蚀性更高；二是材料的纯度在提高，要求匣钵不得污染材料，不得粘料，不得剥落掉渣；三是材料煅烧温度的均匀性在提高，要求匣钵的壁厚尽量薄；(2)自动化操作要求：就是用机械手夹抓匣钵，对匣钵壁的强度、外形尺寸和重量的要求更苛刻；(3)能耗要求：要求匣钵薄壁、重量轻，以减少匣钵的蓄热量；(4)节省原料要求：就是要求匣钵的高密度，尽量减少正极材料向匣钵内渗透。然而，国内目前大都采用机械压制法成型匣钵和坩埚，使得其品质非常差；主要表现为：(1)、体积密度均匀度很差，造成内部结构局部松散，使其强度、耐高温性能、耐侵蚀性能及使用寿命波动很大；(2)、匣钵的壁厚较大，重量太重，蓄热量较大，能耗大；(3)、表面粗糙，容易粘料，容易剥落掉渣，直接污染锂电原料的洁净度。因此，目前国内生产的陶瓷匣钵的性能无法满足高端锂电材料的需求。

技术实现思路

[0003]为了克服
技术介绍
中的不足，本专利技术公开了一种氧化铝
‑
氧化锆陶瓷匣钵的制备方法。
[0004]为了实现所述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种氧化铝
‑
氧化锆陶瓷匣钵的制备方法，具体操作步骤如下：
[0006](1)、原料配比：
[0007]按照质量百分比，Al2O3≥98.5wt％的氧化铝55～65％，ZrO2+Y2O3≥99.5wt％的稳定氧化锆15～25％，ZrO2≥99.5wt％的单斜氧化锆10～15％，添加剂10～15％；
[0008](2)、浆料制备：
[0009]将上述原料按配比加入到球磨机或搅拌磨中，再外加原料总量35～50％的水溶液，混磨4～6小时，制成浆料；
[0010]其中，水溶液中含有结合剂，结合剂的加入量为水溶液量的0.1～0.4％；
[0011](3)、喷雾造粒：
[0012]将制成的浆料经喷雾造粒机制成造粒料，造粒料为球形颗粒；
[0013](4)、等静压成型：
[0014]将造粒料装入橡胶模具中，再将模具放入等静压机中加压成型，成型压力为120～180mpa；
[0015](5)、烧成：
[0016]将成型坯体经1450～1550℃烧成，保温时间为4～6小时。
[0017]所述的氧化铝
‑
氧化锆陶瓷匣钵的制备方法，步骤(1)中氧化铝晶相组成为α≥
90％，粒度D
90
≤3μm；稳定氧化锆晶相组成四方相≥80％，粒度D
90
≤3μm；单斜氧化锆晶相组成为单斜相≥90％，粒度D
90
≤3μm。
[0018]所述的氧化铝
‑
氧化锆陶瓷匣钵的制备方法，步骤(1)中添加剂采用高纯度原料通过高温煅烧合成的硅酸钙、硅酸镁、偏硅酸锂或钛酸钇中的任意一种；硅酸钙由高纯度石英粉和碳酸钙粉混合后煅烧而成；硅酸镁由高纯度石英粉和碳酸镁粉混合后煅烧而成；偏硅酸锂由高纯度石英粉和氢氧化锂粉混合后煅烧而成；钛酸钇由高纯度二氧化钛粉和氧化钇粉混合后煅烧而成。
[0019]所述的氧化铝
‑
氧化锆陶瓷匣钵的制备方法，步骤(2)中的结合剂为聚乙烯醇、阿拉伯树胶或吡咯烷酮的任意一种。
[0020]由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：
[0021]1、本专利技术所述的氧化铝
‑
氧化锆陶瓷匣钵的制备方法，采用高纯度原料通过高温煅烧合成了硅酸钙、硅酸镁、偏硅酸锂和钛酸钇，上述添加剂在高温下会发生部分分解，形成SiO2、MgO、CaO、Li2O、Y2O3、TiO2等游离化合物，这些化合物不仅对产品有良好的助烧作用，而且还会与Al2O3反应形成少量低热膨胀系数的化合物，如钛酸铝(Al2O3·
TiO2)、锂霞石(LiAlSiO4)等，其中游离SiO2能够与Al2O3反应生成热膨胀系数较低的莫来石(Al2O3·
SiO2)；因此产品中的游离SiO2含量很低，对耐腐蚀性没有多大影响，也有利于提高产品的热震稳定性。
[0022]2、本专利技术所述的氧化铝
‑
氧化锆陶瓷匣钵的制备方法，造粒料为球形颗粒，具有非常好的流动性，有利于成型坯体密度的均匀性；采用等静压成型可以保证成型坯体密度的一致性，使得产品的各种性能也具有好的一致性；且匣钵产品的壁厚容易控制，可以成型壁厚为任何尺寸的匣钵制品。
[0023]3、本专利技术所述的氧化铝
‑
氧化锆陶瓷匣钵的制备方法，本专利技术的原料要求是：a、耐强碱腐蚀性好：氧化铝和氧化锆都属于中性材料，特别是氧化锆对碱性熔体不浸润、不粘结，具有超强的耐腐蚀性；b、化学纯度要求：材料中的杂质(如SiO2、Fe2O3、Na2O、K2O等)会降低其耐腐蚀性；c、晶相组成要求：氧化铝必须以高温α相为主，氧化锆的四方相和单斜相在高温下产生“马氏体相变”，从而对氧化铝产生增韧作用，形成氧化锆增韧氧化铝陶瓷(ZTA)；d、粒度要求：要求粉料在高温烧结过程中产生一定量的收缩，使产品致密化，形成气孔率几乎为0的致密陶瓷，从而使产品具有抗渗透、耐腐蚀的优良性质。
[0024]4、本专利技术所述的氧化铝
‑
氧化锆陶瓷匣钵的制备方法，本专利技术制作的致密陶瓷匣钵的体积密度在4.3～4.5g/cm3、显气孔率≤0.1％、常温抗折强度≥400mpa；该匣钵在高温使用过程中耐腐蚀、不渗透、不粘料、不掉渣，可以煅烧任何超强腐蚀性的锂电池正极材料。
具体实施方式
[0025]通过下面的实施例可以详细的解释本专利技术，公开本专利技术的目的旨在保护本专利技术范围内的一切技术改进。
[0026]氧化铝
‑
氧化锆陶瓷匣钵的制备方法，具体操作步骤如下：
[0027](1)、原料配比：
[0028]按照质量百分比，Al2O3≥98.5wt％的氧化铝55～65％，ZrO2+Y2O3≥99.5wt％的稳定氧化锆15～25％，ZrO2≥99.5wt％的单斜氧化锆10～15％，添加剂10～15％；
[0029]氧化铝晶相组成为α≥90％，粒度D
90
≤3μm；稳定氧化锆晶相组成四方相≥80％，粒度D
90
≤3μm；单斜氧化锆晶相组成为单斜相≥90％，粒度D
90
≤3μm；
[0030]添加剂采用高纯度原料通过高温煅烧合成的硅酸钙、硅酸镁、偏硅酸锂或钛酸钇中的任意一种；添加剂采用高纯度原料通过高温煅烧合成的硅酸钙、硅酸镁、偏硅酸锂或钛酸钇中的任意一种；硅酸钙由高纯度石英粉和碳酸钙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化铝
‑
氧化锆陶瓷匣钵的制备方法，其特征是：具体操作步骤如下：（1）、原料配比：按照质量百分比，Al2O3≥98.5wt%的氧化铝55~65%，ZrO2+Y2O3≥99.5wt%的稳定氧化锆15~25%，ZrO2≥99.5wt%的单斜氧化锆10~15%，添加剂10~15%；（2）、浆料制备：将上述原料按配比加入到球磨机或搅拌磨中，再外加原料总量35~50%的水溶液，混磨4~6小时，制成浆料；其中，水溶液中含有结合剂，结合剂的加入量为水溶液量的0.1~0.4%；（3）、喷雾造粒：将制成的浆料经喷雾造粒机制成造粒料，造粒料为球形颗粒；（4）、等静压成型：将造粒料装入橡胶模具中，再将模具放入等静压机中加压成型，成型压力为120~180mpa；（5）、烧成：将成型坯体经1450~1550℃烧成，保温时间为4~6小时。2.根据权利要求1所述的氧化铝
‑
氧化锆陶瓷匣钵的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张拯，李延超，魏少西，雷复兴，马文鹏，
申请(专利权)人：洛阳索莱特材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：