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    透明氧化鋁陶瓷制品及其制造方法

    發布日期:2016年3月25日

    摘要

    本發明公開一種透明氧化鋁陶瓷制品及其制造方法,配方包括氧化鋁、燒結劑、塑化劑、潤滑劑,工藝包括(1)將氧化鋁粉末、燒結劑、塑化劑、潤滑劑按比例配料;(2)加熱、混合均勻制成熱塑瓷料;(3)熱塑成型;(4)脫脂素燒;(5)高溫燒結;本發明可以生產形狀復雜、尺寸精確、致密透光的高密度多晶透明氧化鋁陶瓷制品和彩色透明氧化鋁陶瓷制品。

    權利要求

    1.一種透明氧化鋁陶瓷制品,主要包括下列成分:(1)氧化鋁 100(2)燒結劑 0.01-7(3)塑化劑 8-35(4)潤滑劑 0.2-7。

    2.根據權利要求1所述的透明氧化鋁陶瓷制品,其特征在于:所述成分中還可以根據要求加入:(5)上色劑 0.01-2。

    3.根據權利要求1所述的透明氧化鋁陶瓷制品,其特征在于:所述燒結劑為氧化鎂(MgO)、氧化釔(Y2O3)、氧化鈹(BeO)、氧化鈣(CaO)、氧化鑭(La2O3)、氧化鋯(ZrO)、氧化釷(ThO2)、氧化鋇(BaO)、氧化鈮(No2O5)、鎂化合物、鋯化合物、鈣化合物、鋇化合物的一種或多種組合。

    4.根據權利要求1所述的透明氧化鋁陶瓷制品,其特征在于:所述塑化劑為石蠟、聚本乙烯、聚乙烯、聚丙烯、醋酸纖維素、丙烯酸類樹脂、聚乙烯醇、酞酸二乙酯、酞酸二丁酸、酞酸二辛酸、脂肪酸酯的一種或多種組合。

    5.根據權利要求1所述的透明氧化鋁陶瓷制品,其特征在于:所述上色劑為氧化鉻(Cr2O3)、氧化鈷(CoO)、氧化鐠(Pr6O11)的一

    種。

    6.一種透明氧化鋁陶瓷制品的制造方法,主要包括下列步驟:(1)將氧化鋁粉末、燒結劑、塑化劑、潤滑劑按比例配料;(2)加熱、混合均勻制成熱塑瓷料;(3)熱塑成型;(4)脫脂素燒;(5)高溫燒結。

    7.根據權利要求6所述的透明氧化鋁陶瓷制品的制造方法,其特征在于;所述步驟(3)采用熱壓鑄成型或熱注射成型方法。

    8.根據權利要求6所述的透明氧化鋁陶瓷制品的制造方法,其特征在于:所述步驟(4)在低溫下慢速進行。

    9.根據權利要求6所述的透明氧化鋁陶瓷制品的制造方法,其特征在于:所述步驟(5)在大氣壓的氫氣氛或真空條件下進行,溫度為1580-1880℃。

    說明

    透明氧化鋁陶瓷制品及其制造方法

    技術領域

    本發明涉及一種透明氧化鋁陶瓷制品及其制造方法,更具體地說是一種形狀復雜、尺寸精確、致密透光的高密度多晶透明氧化鋁陶瓷制品及其制造方法。

    背景技術

    如能生產出形狀復雜、尺寸精確、致密透光的高密度多晶透明氧化鋁陶瓷制品,將是透明氧化鋁生產技術領域的一大進步。

    發明內容

    本發明的目的是:提供一種透明氧化鋁陶瓷制品及其制造方法,以生產形狀復雜、尺寸精確、致密透光的高密度多晶透明氧化鋁陶瓷制品。

    本發明的第二目的是:提供一種透明氧化鋁陶瓷制品及其制造方法,以生產形狀復雜、尺寸精確、致密透光的高密度多晶彩色透明氧化鋁陶瓷制品。

    本發明的第三目的是:提供一種透明氧化鋁陶瓷制品及其制造方法,以生產形狀復雜、尺寸精確、致密透光的高密度多晶透明氧化鋁陶瓷制品和彩色透明氧化鋁陶瓷制品的制造方法。

    本發明的技術方案是:一種透明氧化鋁陶瓷制品,主要包括下列成分:(1)氧化鋁 100(2)燒結劑 0.01-7(3)塑化劑 8-35(4)潤滑劑 0.2-7一種透明氧化鋁陶瓷制品的制造方法,主要包括下列步驟:(1)將氧化鋁粉末、燒結劑、塑化劑、潤滑劑按比例配料;(2)加熱、混合均勻制成熱塑瓷料;(3)熱塑成型;(4)脫脂素燒;(5)高溫燒結。

    本發明進一步的技術方案是:一種透明氧化鋁陶瓷制品,主要包括下列成分:

    (1)氧化鋁 100(2)燒結劑 0.01-7(3)塑化劑 8-35(4)潤滑劑 0.2-7上述成分中還可以根據要求加入:(5)上色劑 0.01-2所述燒結劑為氧化鎂(MgO)、氧化釔(Y2O3)、氧化鈹(BeO)、氧化鈣(CaO)、氧化鑭(La2O3)、氧化鋯(ZrO)、氧化釷(ThO2)、氧化鋇(BaO)、氧化鈮(No2O5)、鎂化合物、鋯化合物、鈣化合物、鋇化合物的一種或多種組合;所述塑化劑為石蠟、聚本乙烯、聚乙烯、聚丙烯、醋酸纖維素、丙烯酸類樹脂、聚乙烯醇、酞酸二乙酯、酞酸二丁酸、酞酸二辛酸、脂肪酸酯的一種或多種組合;所述上色劑為氧化鉻(Cr2O3)、氧化鈷(CoO)、氧化鐠(Pr6O11)的一種。

    一種透明氧化鋁陶瓷制品的制造方法,主要包括下列步驟:(1)將氧化鋁粉末、燒結劑、塑化劑、潤滑劑按比例配料;(2)加熱、混合均勻制成熱塑瓷料;(3)熱塑成型;(4)脫脂素燒;(5)高溫燒結。

    所述步驟(3)中的成型工藝采用熱壓鑄成型或熱注射成型方法;所述步驟(4)中的脫脂工藝在低溫下慢速進行;所述步驟(5)中的高溫燒結工藝可在大氣壓的氫氣氛或真空條件下進行,溫度為1580-1880℃。

    本發明的優點是:為了解決透明氧化鋁的生產難題,獲得開關復雜、尺寸精確、致密透光的高密度多晶透明氧化鋁陶瓷制品,本發明人經過長期充分的研究發現,通過把氧化鋁粉末和燒結劑、塑化劑(增塑劑)、潤滑劑加熱混合均勻,配制合成熱塑瓷料,經過熱塑成型工藝(熱壓鑄或熱注射成型),使熱塑瓷料熱塑成型為坯制品,再通過排塑素燒在1600-1900℃大氣壓的氫氣氛或真空的條件下,燒結成透明氧化鋁制品。本發明人還進一步研究發現通過把氧化鋁粉末和燒結劑、塑化劑、潤滑劑、上色劑加熱混合均勻,配制合成熱塑塑料,經過熱塑成型工藝(熱壓鑄或熱注射成型),使熱塑瓷料熱塑成型為坯制品,再通過排塑素燒在在1600-1900℃大氣壓的氫氣氛或真空的條件下,燒結成彩色的透明氧化鋁制品。

    本發明人在多年從事氧化鋁陶瓷制品的生產中,研究出多元氧化物復合添加劑的工藝方法,多元氧化物復合添加劑由兩類氧化物添加劑復合組成:一為促進燒結、結晶細微的燒結劑;二為制作彩色透明氧化鋁陶瓷制品的上色劑;在此基礎上進一步研究出多元氧化物復合功能塑化劑,多元氧化物復合功能塑化劑由四類不同功能的添加劑復合組成:一為促進燒結、結晶細微的燒結劑;二為制作彩色透明氧化鋁陶瓷制品的上色劑;三為便于粘合熱塑成型易排塑的塑化劑;四為增加材料表面活性的潤滑劑;采用多元氧化物復合功能塑化劑,輔以特定的嚴格的生產工藝方法,就可以突破目前透明氧化鋁陶瓷生產工藝的局限,從而制得晶粒細微、形狀復雜、尺寸精確、致密透光的透明氧化鋁陶瓷制品和彩色透明氧化鋁陶瓷制品,拓寬透明氧化鋁陶瓷的使用范圍,利用其透明耐高溫的特性,生產形狀復雜的光源透明氧化鋁陶瓷制品,利用其超硬耐磨特性生產形狀復雜的工業透明氧化鋁陶瓷制品。

    多元氧化物復合添加劑由兩類氧化物添加劑復合組成:1.利于促進燒結,結晶細微的燒結劑:氧化鎂(MgO)、氧化釔(Y2O3)、氧化鈹(BeO)、氧化鈣(CaO)、氧化鑭(La2O3)、氧化鋯(ZrO)、氧化釷(ThO2)、氧化鋇(BaO)、氧化鈮(No2O5)、鎂化合物、鋯化合物、鈣化合物、鋇化合物的一種或多種組合;2.制作彩色陶瓷的上色劑:氧化鉻(Cr2O3)、氧化鈷(CoO)、氧化鐠(Pr6O11)的一種。

    多元氧化物復合塑化劑由四類不同功能的添加劑復合組成:1.利于促進燒結、結晶細微的燒結劑:氧化鎂(MgO)、氧化釔(Y2O3)、氧化鈹(BeO)、氧化鈣(CaO)、氧化鑭(La2O3)、氧化鋯(ZrO)、氧化釷(ThO2)、氧化鋇(BaO)、氧化鈮(No2O5)、鎂化合物、鋯化合物、鈣化合物、鋇化合物的一種或多種組合。

    2.制作彩色陶瓷制品的上色劑:氧化鉻(Cr2O3)、氧化鈷(CoO)、氧化鐠(Pr6O11)的一種。

    3.便于粘合熱塑成型易排塑的塑化劑:石蠟、聚本乙烯、聚乙烯、聚丙烯、醋酸纖維素、丙烯酸類樹脂、聚乙烯醇、酞酸二乙酯、酞酸二丁酸、酞酸二辛酸、脂肪酸酯的一種或多種組合。

    4.增加材料表面活性的潤滑劑:油酸、蜂蠟、硬脂酸、軟脂酸、硬脂酸鋁、硬脂酸鎂、硬脂酸二甘酯、PAY粉、礦物油、植物油、動物油。

    下面結合實施例對本發明作進一步的描述:具體實施方式實施例一:采用熱壓鑄成型工藝制作形狀復雜的透明氧化鋁陶瓷制品:采用下列配方:(1)氧化鋁(Al2O3) 100 主料(2)氧化鎂(MgO) 0.01-1 燒結劑(3)氧化釔(Y2O3) 0.01-1 燒結劑(4)氧化鋇(BaO) 0.01-1 燒結劑(5)石蠟 8-35 塑化劑(6)蜂蠟 0.1-2 潤滑劑(7)油酸 0.1-2 潤滑劑;采用下列工藝:(1)將氧化鋁粉末、燒結劑、塑化劑、潤滑劑按比例配料;(2)加熱、混合均勻制成熱塑瓷料;(3)熱壓塑成型,制成坯制品;(4)脫脂素燒,低溫慢速進行,升溫速度為:室溫-100℃ 10℃左右/小時100-300℃ 10-20℃/小時 其中150、200、250保溫2-3小時300-500℃ 50℃左右/小時500-1150℃ 100-200℃/小時 保溫2小時;

    (5)高溫燒結,在大氣壓的氫氣氛或真空條件下進行高溫燒結,溫度為1580-1880℃,最好為1750-1850℃。

    實施例二:采用熱注射成型工藝制作形狀復雜的粉紅色透明氧化鋁陶瓷制品:采用下列配方:(1)氧化鋁(Al2O3) 100 主料(2)氧化鎂(MgO) 0.01-1 燒結劑(3)氧化鋯(ZrO) 0.01-1 燒結劑(4)氧化釔(Y2O3) 0.01-1 燒結劑(5)氧化鉻(Cr2O3) 0.01-1 上色劑(6)聚乙烯 8-25 增塑劑(7)聚丙烯 3-10 增塑劑(8)40號油 3-10 潤滑劑(9)硬脂酸 1-3 潤滑劑(10)石蠟 1-5 潤滑劑采用下列工藝:(1)將氧化鋁粉末、燒結劑、塑化劑、潤滑劑按比例配料;(2)加熱、混合均勻制成熱塑瓷料;(3)熱注射成型,制成坯制品;(4)脫脂素燒,低溫慢速進行,升溫速度為:室溫-150℃ 30℃左右/小時130-300℃ 10-20℃/小時 其中170、200、250保溫3小時300-500℃ 30-50℃左右/小時500-1100℃ 100℃/小時;(5)高溫燒結,在大氣壓的氫氣氛或真空條件下進行高溫燒結,溫度為1580-1880℃,最好為1750-1850℃。

    以上對本發明進行了比較詳細的敘述,并給予了特定的實施例,但為了獲得較高的透光率,提高其制品的透明度,各種材料應選用純度較高,氧化鋁粉末最好選用多面體初級顆粒,且具有5m2/gBET比表面積、純度99.99%或更高的α相氧化鋁。

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