一种透明氧化铝陶瓷的制备方法及其产品与应用技术

本发明专利技术公开了一种透明氧化铝陶瓷的制备方法及其产品与应用，所述制备方法是以高纯氧化铝粉料为原料，通过一次球磨、砂磨、二次球磨、喷雾造粒及等静压成型、一次焙烧、打磨抛光及二次焙烧处理，经二次焙烧后随炉冷却即得所述高强度透明氧化铝陶瓷。采用本发明专利技术所述制备方法，采用高纯铝直接活化水解法制备而得的氧化铝粉料作为原料，对于水解法制备而得的氧化铝粉，其颗粒表面比较光滑，粒度比较粗，粉料表面活性差，通过球磨及砂磨处理后，便于成型，并通过致密化处理，有利于增强其强度及透光性，能够满足高压钠灯的使用要求，极大地增加了此种氧化铝粉料应用范围，适合推广使用。适合推广使用。适合推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种透明氧化铝陶瓷的制备方法及其产品与应用


[0001]本专利技术涉及氧化铝陶瓷制备
，具体涉及一种透明氧化铝陶瓷的制备方法及其产品与应用。

技术介绍

[0002]高纯氧化铝一般指纯度在99.99％以上的超细氧化铝，高纯氧化铝具有普通氧化铝无法比拟的光学性能、电学性能、磁性和热性能，主要应用于电子工业、生化陶瓷、结构陶瓷、功能陶瓷等方面，是电子、机械、航空、化工等高科技领域中的基础材料之一。制备高纯氧化铝的方法很多，比较常用于工业化生产的制备方法有硫酸铝铵热解法、碳酸氯铵热解法和异丙醇铝水解法。虽然这些方法能做出纯度达到产品使用要求的氧化铝，但其工艺比较复杂，并且造价高，甚至会对环境造成一定的污染。随着环保要求的提高，目前使用的高纯氧化铝，采用高纯铝直接活化水解制备而得，采取高纯铝直接活化水解法，其优点，就是整个工艺过程简单、成本低、其纯度易于控制，并且不会对环境造成任何污染，为清洁生产工艺。
[0003]透明陶瓷，由于其良好的透光性和特定的光学特性，以及良好的力学性能、耐腐蚀、耐高温、绝缘性和介电性能好等特性，在新型照明技术、红外探测用窗口、军事用透明装甲、高温高压及腐蚀条件下的观察窗、导弹用防护整流罩等领域得到愈来愈多的应用。通常而言，影响透明陶瓷透光性以及力学性能的主要是气孔率、晶界结构和晶粒尺寸。由此可见，透明陶瓷的制备关键因素主要涉及陶瓷粉体的选择、合适的研磨助剂，以及致密化烧结工艺。
[0004]目前用于透明陶瓷的主要原料，是采用传统的硫酸铝铵热解法得到的高纯氧化铝粉作为原料，很少采用高纯铝直接活化水解法得到的高纯氧化铝粉作为原料，采用高纯铝直接活化水解法得到的高纯氧化铝粉与传统的硫酸铝铵热解法得到的高纯氧化铝粉相比，其粉体颗粒表面比较光滑，晶粒比较粗，表面活性差，容易出现团聚现象，导致在成型过程中坯管成型强度差，不能达到致密化，无法满足生产要求，焙烧后的透明陶瓷管强度差,透明度不高，不能满足使用要求。通过扫描电子显微镜进行检测，其粉体的扫描电镜图如图1至图4所示。为了使高纯铝直接活化水解法得到的高纯氧化铝粉，能够应用于透明陶瓷管，并使其具有更好的强度及透明度，是目前急需解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是针对
技术介绍
中存在的问题，从而提供了一种透明氧化铝陶瓷的制备方法及其产品与应用，具体内容如下：为解决上述技术问题，按照本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种透明氧化铝陶瓷的制备方法，所述制备方法是以高纯氧化铝粉料为原料，通过一次球磨、砂磨、二次球磨、喷雾造粒及等静压成型、一次焙烧、打磨抛光及二次焙烧处理，经二次焙烧后随炉冷却即得所述高强度透明氧化铝陶瓷，具体包括以下步骤：
(1)一次球磨：所述高纯氧化铝粉料选择以高纯铝直接活化水解法制备而得的氧化铝粉料作为原料，将选择的原料投入球磨机中，采用湿法球磨方式，在原料中添加分散剂和水，以聚氨酯包铁芯研磨球为研磨介质，进行混合球磨，球磨时间为8～12h，经混合球磨后获得浆料，其中所述分散剂添加用量占氧化铝原料重量的1～3%,而所述水的添加用量占氧化铝原料重量的110～130%，而所述聚氨酯铁芯球的用量占氧化铝原料重量的140～160%；(2)砂磨：将经过一次球磨后获得的浆料投入砂磨机中，在500～1000r/min的转速下进行砂磨，砂磨时间为3～4h，经砂磨后获得砂磨浆料；(3)二次球磨：先在砂磨后获得的砂磨浆料中按常规配比添加小料，然后再添加适量硝酸和外加剂，形成混合料，最后将所述混合料投入球磨机中，进行球磨处理，球磨时间至少达4h以上，球磨均匀后获得球磨浆料；所述硝酸的添加用量占原料氧化铝重量的0.5～1.5%，所述外加剂包括有润滑剂、粘结剂和消泡剂，其中，所述润滑剂的添加用量占原料氧化铝重量的1～3%,而所述粘结剂的添加用量占原料氧化铝重量的3～6%，所述消泡剂的添加用量占原料氧化铝重量的0.01～0.05%；(4)喷雾造粒及等静压成型：将经过二次球磨后获得的球磨浆料投入离心式喷雾干燥塔中，按现有的工艺方法进行造粒，并控制其颗粒度满足要求即可，然后采取等静压成型方式，用150MPa压力压制成型，经等静压成型得生坯；(5)一次焙烧： 将经过等静压成型获得的生坯送入隧道炉中素烧，在充分的氧气气氛下以1200℃进行素烧处理，以便达到排胶定型，经素烧处理后得素坯；(6)打磨抛光：将经过一次焙烧获得的素坯送入打磨机中，按常规方法进行抛光打磨处理，打磨至表面光洁度符合要求，然后采取切割机按尺寸规格切割，得陶瓷粗品；(7)二次焙烧：将经过打磨抛光获得的陶瓷粗品采用方舟送入氢炉中，在氢气气氛下烧结，烧结温度为1750～1800℃，经保温后随炉冷却，得到透明氧化铝陶瓷成品。
[0006]进一步地，采用本专利技术所述的制备方法，其中所述原料选择纯度达99.995％以上，比表面积为4.0～4.3m2/g，平均粒度D
50
为15～20μm的氧化铝粉料为原料。
[0007]进一步地，采用本专利技术所述的制备方法，其中对于所述球磨及砂磨处理过程中，在所述球磨机及砂磨机的内壁上，均采用聚氨酯作为内衬材料。
[0008]进一步地，采用本专利技术所述的制备方法，其中在一次球磨处理过程中，所述分散剂采用型号为HS4166丙烯酸改性体作为分散剂，所述分散剂的添加用量占原料氧化铝重量的2%;而所述水的添加用量占氧化铝原料重量的120%；以直径为10～20mm的聚氨酯包铁芯研磨球为研磨介质进行混合球磨，所述聚氨酯铁芯球的用量占氧化铝原料重量的150%。
[0009]进一步地，采用本专利技术所述的制备方法，其中在砂磨处理过程中，以直径为0.4～0.6mm的高纯氧化铝研磨球为研磨介质，在500～1000r/min的转速下进行砂磨，砂磨时间3～4h，砂磨至其粒度为0.8微米以下，以便增强氧化铝的表面活性，即得到砂磨料。
[0010]进一步地，采用本专利技术所述的制备方法，其中在二次球磨处理过程中，所述硝酸的添加用量占原料氧化铝重量的1%，所述润滑剂采用型号为MQ
‑
9002陶瓷挤压成型助压剂作为润滑剂，所述润滑剂的添加用量占原料氧化铝重量的2%；所述粘结剂的添加用量占原料氧化铝重量的5%，所述粘结剂采用型号为CERAMD PB
‑
72丙烯酸树脂和PVA聚乙烯醇按重量比3:2混合组成；所述消泡剂采用型号为SN
‑
DEFOAMER 485聚醚类抑泡剂作为消泡剂，所述
消泡剂的添加用量占原料氧化铝重量的0.02%。
[0011]进一步地，采用本专利技术所述的制备方法，其中在二次焙烧过程中，以纯氢作为保护气体，氢炉以5～10℃/min 的速度升温至1400～1500℃之间，保温1.5～2.5h，通过保温使陶瓷粗品定型，并达到充分排气的目的，经保温后，再将氢炉的温度升至1800℃，保温2.5～3.5h，而后随炉冷却得到高强度透明氧化铝陶瓷成品。
[0012]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种透明氧化铝陶瓷，所述透明氧化铝陶瓷由上述制备方法制备得到。
[0013]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透明氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于：所述制备方法是以高纯氧化铝粉料为原料，通过一次球磨、砂磨、二次球磨、喷雾造粒及等静压成型、一次焙烧、打磨抛光及二次焙烧处理，经二次焙烧后随炉冷却即得所述高强度透明氧化铝陶瓷，具体包括以下步骤：(1)一次球磨：所述高纯氧化铝粉料选择以高纯铝直接活化水解法制备而得的氧化铝粉料作为原料，将选择的原料投入球磨机中，采用湿法球磨方式，在原料中添加分散剂和水，以聚氨酯包铁芯研磨球为研磨介质，进行混合球磨，球磨时间为8～12h，经混合球磨后获得浆料，其中所述分散剂添加用量占氧化铝原料重量的1～3%,而所述水的添加用量占氧化铝原料重量的110～130%，而所述聚氨酯铁芯球的用量占氧化铝原料重量的140～160%；(2)砂磨：将经过一次球磨后获得的浆料投入砂磨机中，在500～1000r/min的转速下进行砂磨，砂磨时间为3～4h，经砂磨后获得砂磨浆料；(3)二次球磨：先在砂磨后获得的砂磨浆料中按常规配比添加小料，然后再添加适量硝酸和外加剂，形成混合料，最后将所述混合料投入球磨机中，进行球磨处理，球磨时间至少达4h以上，球磨均匀后获得球磨浆料；所述硝酸的添加用量占原料氧化铝重量的0.5～1.5%，所述外加剂包括有润滑剂、粘结剂和消泡剂，其中，所述润滑剂的添加用量占原料氧化铝重量的1～3%,而所述粘结剂的添加用量占原料氧化铝重量的3～6%，所述消泡剂的添加用量占原料氧化铝重量的0.01～0.05%；(4)喷雾造粒及等静压成型：将经过二次球磨后获得的球磨浆料投入离心式喷雾干燥塔中，按现有的工艺方法进行造粒，并控制其颗粒度满足要求即可，然后采取等静压成型方式，用150MPa压力压制成型，经等静压成型得生坯；(5)一次焙烧： 将经过等静压成型获得的生坯送入隧道炉中素烧，在充分的氧气气氛下以1200℃进行素烧处理，以便达到排胶定型，经素烧处理后得素坯；(6)打磨抛光：将经过一次焙烧获得的素坯送入打磨机中，按常规方法进行抛光打磨处理，打磨至表面光洁度符合要求，然后采取切割机按尺寸规格切割，得陶瓷粗品；(7)二次焙烧：将经过打磨抛光获得的陶瓷粗品采用方舟送入氢炉中，在氢气气氛下烧结，烧结温度为1750～1800℃，经保温后随炉冷却，得到透明氧化铝陶瓷成品。2.根据权利要求1所述的一种透明氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于：所述原料选择纯度达99.995％以上，比表面积为4.0～4.3m2/g，平均...

【专利技术属性】
技术研发人员：周立鸣，周一鸣，
申请(专利权)人：贵州宇光鸿宇电气照明科技有限公司，
类型：发明
国别省市：