一种高强度无暗斑的95氧化铝陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高强度无暗斑的95氧化铝陶瓷材料及其制备方法，属于材料制备技术领域。所述95氧化铝陶瓷材料，按质量百分比包括如下组分：91

【技术实现步骤摘要】
一种高强度无暗斑的95氧化铝陶瓷及其制备方法


[0001]本专利技术涉及材料制备
，特别涉及一种高强度无暗斑的95氧化铝陶瓷及其制备方法。

技术介绍

[0002]95氧化铝陶瓷是指氧化铝含量在90
‑
95wt%的高铝陶瓷。95氧化铝陶瓷以其优异的机电性能而被广泛的应用于具有大尺寸且薄壁的陶瓷耐磨件和陶瓷电真空管壳等领域。
[0003]目前常用的95氧化铝陶瓷都采用液相烧结方式，即引入可形成玻璃液相的烧结助剂，使陶瓷在较低的烧结温度下达到致密化。95氧化铝陶瓷液相烧结常见的配方体系有CaO
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Al2O3‑
SiO2，MgO
‑
Al2O3‑
SiO2和CaO
‑
MgO
‑
Al2O3‑
SiO2。Z. P. Xie详细对比了三种配方体系的优缺点，发现CaO
‑
Al2O3‑
SiO2体系具有最高的抗折强度和断裂韧性，MgO
‑
Al2O3‑
SiO2体系具有最低的抗折强度和断裂韧性。因此，CaO
‑
Al2O3‑
SiO2体系特别适用于制备大尺寸且壁薄的陶瓷以增强其抗冲击性和后期的装配合格率。但L. P. Kang等，Z. A. Sun等和H. Z. Liu等的研究都表明CaO
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Al2O3‑
SiO2和CaO
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MgO
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Al2O3‑
SiO2体系的陶瓷由于内部的钙长石（CaAl2Si2O8）和钙铝黄长石（Ca2Al2SiO7）次晶相的不均匀分布极易导致其出现暗斑缺陷，又名云斑或油斑缺陷，如图1所示。暗斑虽不影响陶瓷的电绝缘性，但严重影响陶瓷的美观和抗折强度。
[0004]针对上述的陶瓷暗斑缺陷，研究者也提出了很多解决方案。如B. Q. Zhang等通过加强陶瓷烧结时的窑内通风，发现暗斑有缓解，但并没有完全消除。Z. Y. Jin等对暗斑瓷进行返烧，发现不同窑炉返烧后的结果截然相反，即陶瓷在马弗炉或氢气炉返烧后暗斑消失，而在煤气炉返烧后暗斑加重。不过，陶瓷返烧耗能较大，不利于生产推广。Z. A. Sun等提出尽量提高陶瓷的烧结温度和延长保温时间，但文中未给出具体的研究数据。从上述研究报道可知，目前解决95氧化铝陶瓷暗斑的方案主要关注的是陶瓷的烧结工艺，均未涉及到95氧化铝陶瓷配方的研究。
[0005]目前关于调节95氧化铝陶瓷配方以消除暗斑缺陷和提高陶瓷抗折强度的研究还未报道过。本专利技术通过调节95氧化铝陶瓷配方中的高岭土、滑石和硅酸锆的添加量可得到无暗斑且高强度的陶瓷材料，满足了具有大尺寸且薄壁的陶瓷耐磨件和陶瓷电真空管壳等领域的应用。
[0006]
技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种强度在326
‑
403MPa，且没有暗斑缺陷的95氧化铝陶瓷材料的组成和制备方法，以满足具有大尺寸且薄壁的陶瓷耐磨件和陶瓷电真空管壳等应用领域对高强度无暗斑的95氧化铝陶瓷材料的需求。
[0008]本专利技术的技术方案为：一种高强度无暗斑的95氧化铝陶瓷，按质量百分比计算，包括91
‑
94%微米级α
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Al2O3粉、2.5
‑
4.5%高岭土、1
‑
3%滑石、0
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4%硅酸锆。
[0009]优选地，所述微米级α
‑
Al2O3粉的纯度≥99.7%。
[0010]优选地，所述硅酸锆的纯度≥99.5%。
[0011]一种高强度无暗斑的95氧化铝陶瓷的制备方法，包括以下步骤：(1)按质量百分比称取上述微米级α
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Al2O3粉、高岭土、滑石、硅酸锆；将配好的料置于Al2O3材质的球磨罐中，加入与粉料等质量的去离子水，以Al2O3材质为磨介球磨20
‑
24h，球磨结束后在80
‑
120℃烘箱中干燥12
‑
24h，得生料粉末；(2)在步骤（1）制得的生料粉末中加入聚乙烯醇（PVA）粘结剂进行造粒，其中聚乙烯醇（PVA）粘结剂占生料粉末质量的0.7
‑
1.1%。然后在液压机上进行干压成型，其中成型压力为80
‑
100MPa，保压时间为1
‑
10min。生坯尺寸根据模具形状而定。
[0012](3)将步骤（2）得到的生坯在1600~1650℃下烧结，升温速率为2
‑
5℃/mim，保温时间为2
‑
4h，之后随炉冷却至室温；(4)将烧结好的陶瓷试样先进行外观检测，然后采用阿基米德排水法检测陶瓷密度，最后按照GB/T 6569
‑
2006精细陶瓷弯曲强度试验方法检测陶瓷的抗折强度。
[0013]本专利技术的优点和有益效果：(1)本专利技术通过调节95氧化铝陶瓷配方消除了陶瓷的暗斑缺陷，提高了产品的合格率；(2)本专利技术通过调节95氧化铝陶瓷配方提高了陶瓷的抗折强度，使其能完全满足具有大尺寸且薄壁的陶瓷耐磨件和陶瓷电真空管壳等领域的应用；(3)本专利技术的制备工艺简单，易于推广应用。
附图说明
[0014]图1为95氧化铝陶瓷暗斑缺陷照片。
具体实施方式
[0015]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行详细的描述。很显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性成果的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0016]实施例一(1)按质量百分比称取94%微米级α
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Al2O3粉、3%高岭土、3%滑石；将配好的料置于Al2O3材质的球磨罐中，加入与粉料等质量的去离子水，以Al2O3材质为磨介球磨20h，球磨结束后在80℃烘箱中干燥24h，得生料粉末；(2)在步骤（1）制得的生料粉末中加入聚乙烯醇（PVA）粘结剂进行造粒，其中聚乙烯醇（PVA）粘结剂占生料粉末质量的0.7%。然后在液压机上进行干压成型，其中成型压力为80MPa，保压时间为10min。生坯尺寸根据模具形状而定。
[0017](3)将步骤（2）得到的生坯在1650℃下烧结，升温速率为5℃/mim，保温时间为2h，之后随炉冷却至室温；(4)将烧结好的陶瓷试样先进行外观检测，然后采用阿基米德排水法检测陶瓷密度，最后按照GB/T 6569
‑
2006精细陶瓷弯曲强度试验方法检测陶瓷的抗折强度。
[0018]经测试，本实施例陶瓷的性能参数如表1所示，其中陶瓷密度为3.70g/cm3，暗斑比
例为0%，陶瓷的抗折强度为293MPa。
[0019]实施例二(1)按质量百分比称取93%微米级α
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Al2O3粉、4%高岭土、2%滑石、1%硅酸锆；将配好的料置于Al2O3材质的球磨罐中，加入与粉料等质量的去离子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度无暗斑的95氧化铝陶瓷，其特征在于，有以下质量百分数配方成分组成：91
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94%微米级α
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Al2O3粉、2.5
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4.5%高岭土、1
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3%滑石、0
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4%硅酸锆。2.一种高强度无暗斑的95氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按质量百分比称取上述微米级α
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Al2O3粉、高岭土、滑石、硅酸锆；将配好的料置于Al2O3材质的球磨罐中，加入与粉料等质量的去离子水，以Al2O3材质为磨介球磨20
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24h，球磨结束后在80
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120℃烘箱中干燥12
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【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：郑州亚纳粉体有限公司，
类型：发明
国别省市：