專利名稱：一種鉬剛玉陶瓷材料及低溫燒結方法
技術領域：
本發明屬于氧化鋁陶瓷材料技術領域，特別涉及一種添加氧化鉬的剛玉陶 瓷材料及其低溫燒結方法。
背景技術：
氧化鋁陶瓷又稱剛玉瓷，具有優良的力學性能、電性能、熱性能、很高的
漫反射率、耐腐蝕性、原料豐富價廉以及比Mg0、 SiC、 Si^陶瓷更易燒結的特 性，是用來制造多種高強度、耐磨損、耐高溫等性能陶瓷部件的基礎材料，且 需求量巨大，因而倍受國內外的關注，在現代工業和現代科學技術領域中得到 越來越廣泛的應用，是目前應用最廣泛的一種特種陶瓷，應用領域涉及到冶金、 化工、機電、船舶、宇航、軍事等各個領域。在氧化鋁陶瓷生產中，國內外均 存在著同樣的問題，即不能用現有工業生產技術、低成本制造高性能氧化鋁陶 瓷。氧化鋁瓷的燒結溫度高達1600 ~ 1700°C,投資大，能耗高，抗彎強度一般 僅為250-35畫Pa。產品質量很難進一步提高，限制了它的推廣應用。氧化鋁陶 瓷燒結溫度較高，易引起晶粒長大，導致力學性能下降一般采用加入液相物質 促進燒結的辦法。按作用方式的不同，添加劑通過兩種形式促進氧化鋁的燒結。 第一、添加劑系統本身或者添加劑與氧化鋁基體之間形成液相，這類添加劑如 Si02以及MgO、 Ca0、 Sr0、 Ba0等，液相的存在方便了氧化鋁顆粒的重排，同時 通過融解-沉淀機理促進燒結。第二、與氧化鋁基體形成固溶體，通過增加氧化 鋁的晶格畸變，使擴散速率變大，從而促進燒結。添加劑如Ti02、 Cr203、 Fe203、 Mn02 、 丫203等。但是，當加入量較少時，燒結溫度仍然偏高；當加入量增大時， 雖然有利于燒結，但最終材料力學性能出現較大幅度下降。
為了解決這些問題，近幾年來國內外學者均進行了大量的研究工作。國內 外實驗室關于氧化鋁陶瓷的研究水平取得了重要進展，日本科學家在90年代研 制出抗彎強度達到〉1000MPa的氧化鋁樣品。提出用超細氧化鋁粉體作原料，在 140(TC燒結即能制備出性能優良的致密坯體，但其超細氧化鋁粉制備工藝復雜， 成本很高。我國目'前同樣存在類似的問題，雖然國內學者也在氧化鋁原料制備 及降低氧化鋁陶瓷的燒結溫度方面做了大量的研究工作，都沒有從根本上解決 氧化鋁陶瓷的價格與性能之間的矛盾，我國的研究人員在實驗室條件下也得到 抗彎強度300 500MPa,甚至〉lOOOMPa的氧化鋁樣品，采用的原料是超細納米
氧化鋁粉與納米碳化硅復合原料加等離子放電燒結或熱等靜壓燒結，其抗彎強
度得到大幅度提高，但不具有工業價值，工業生產無法推廣。
發明內容
本發明的目的是就是采用工業原料，通過添加氧化鉬，利用常壓低溫燒結
技術制備抗彎強度大300 ~ 600MPa的高強度氧化鋁陶瓷，可以解決上述燒結溫 度過高、采用超細粉或用離子放電燒結或熱等靜壓燒結所產生的能耗過大，產 品成本高等的問題。
本發明涉及的鉬剛玉陶瓷材料中原料重量百分比含量為氧化鋁粉85 ~ 99. 5 % 、氧化鉬0. 1 ~ 3. 0 % 、粘土 0. 1 ~ 14. 5 % 、長石0. 1 ~ 14. 5 % 、石友酸4丐0. 1 ~ 14. 5% 、滑石0. 1 ~ 14. 5% 。
具體步驟為
(1)在氧化鋁粉中添加氧化鉬，以粘土、長石、碳酸鈣、滑石作為燒結助
劑；
(2 )將上述原料球磨混合3小時后在空氣中于IO(TC烘干24小時； (3 )在200 ~ 30畫Pa下保壓3分鐘冷等靜壓成型；
(4)在硅鉬爐中1350 ~ 1550。C保溫0.5~3小時燒結，隨爐冷卻，可獲得 抗彎強度為300 ~ 6O畫Pa燒結體即鉬剛玉陶瓷材料。
本發明釆用一般工業設備，工藝筒單，有利于剛玉陶瓷工業化生產；不僅 顯著降低氧化鋁陶瓷的燒結溫度，同時抗彎強度可以達到350 60謹pa;能顯著 降低高鋁陶瓷生產中的高溫能耗及產品成本，同時獲得高強度氧化鋁陶瓷。
圖1為本發明的工藝流程圖。
具體實施例方式
實施例1:
(1) 原料重量百分比為a-Ah(U分92y。、氧化鉬1%、長石1%、碳酸4丐2%、粘 土 3°/ 和滑石1%，按上述比例le4牛；
(2) 將上ii^料球磨混合3小時后在空氣中于100。C烘干24小時； (3 )釆用冷等靜壓成型，在2OOMPa壓力下保壓3分鐘;
(4) ^f圭鉬爐中于1430。C常壓燒結，保溫2小時。 所制得產品的抗彎強度為430MPa。
實施例2:
(1)原料重量百分比為cc -人1203粉95%、氧化鉬0. 5%、長石1%、碳酸4丐1°/。、 粘土 1.5%和滑石1°/ ，按上述比例酉e4牛；
(2 )將上述原料球磨混合3小時后在空氣中于IO(TC烘干24小時； (3 ) 300MPa下保壓3分鐘冷等^^壓成型； (4 )在硅鉬爐中于1480。C常壓燒結，保溫2小時。 所制得產品的抗彎強度為500MPa。
權利要求
1.一種鉬剛玉陶瓷材料，其特征在于鉬剛玉陶瓷材料中原料重量百分比含量為氧化鋁粉85～99.5％、氧化鉬0.1～3.0％、粘土0.1～14.5％、長石0.1～14.5％、碳酸鈣0.1～14.5％、滑石0.1～14.5％。
2. —種權利要求l所述鉬剛玉陶資材料的低溫燒結方法，其特征在于具體步 驟為(1)在氧化鋁粉中添加氧化鉬，以粘土、長石、碳酸鈣、滑石作為燒結助劑；(2 )將上述原料球磨混合3小時后在空氣中于IO(TC烘干24小時； (3 )采用冷等靜壓成型，在200 ~ 300MPa壓力下保壓3分鐘； (4)在硅鉬爐中1350 1550。C保溫0. 5~3小時燒結，隨爐冷卻，可獲得 抗彎強度為300 ~ 600MPa燒結體即鉬剛玉陶瓷材料。
全文摘要
本發明公開了一種鉬剛玉陶瓷材料及低溫燒結方法。鉬剛玉陶瓷材料中原料重量百分比含量為氧化鋁粉85～99.5％、氧化鉬0.1～3.0％、粘土0.1～14.5％、長石0.1～14.5％、碳酸鈣0.1～14.5％、滑石0.1～14.5％。步驟為將上述原料球磨混合3小時后在空氣中于100℃烘干24小時；采用冷等靜壓成型，在200～300MPa下保壓3分鐘；在硅鉬爐中1350～1550℃保溫0.5～3小時燒結，隨爐冷卻，可獲得鉬剛玉陶瓷材料。本發明采用一般工業設備，工藝簡單，有利于剛玉陶瓷工業化生產；不僅顯著降低氧化鋁陶瓷的燒結溫度，同時抗彎強度可以達到350～600MPa；能顯著降低高鋁陶瓷生產中的高溫能耗及產品成本，同時獲得高強氧化鋁陶瓷。
文檔編號C04B35/10GK101182190SQ20071014735
公開日2008年5月21日 申請日期2007年9月4日 優先權日2007年9月4日
發明者吳伯麟, 楠 張, 楊淑金 申請人:桂林工學院