一种降低氧化铝陶瓷材料烧成收缩率的方法及其制得的产品

摘要

本发明公开了一种降低氧化铝陶瓷材料烧成收缩率的方法及其制得的产品，可以通过以金属铝粉取代部分三氧化二铝粉的方式，降低氧化铝陶瓷材料的烧成收缩率，从而降低产品的烧成变形率，控制极小的烧成收缩率，可以实现氧化铝陶瓷产品尺寸的精确控制，降低后期产品加工成本，适合工业化大生产。

说明书

技术领域

本发明属于无机材料领域，具体涉及一种降低氧化铝陶瓷材料烧成收缩率 的方法及其制得的产品。

背景技术

氧化铝是重要的结构、功能陶瓷材料，作为零部件在现代工业、高技术等 领域都有着广泛的应用。氧化铝陶瓷材料的烧成收缩率较大，随成形方法及原 料粒度变化，收缩率有变化，一般处于10％～25％的收缩率范围，较大的烧成收 缩直接导致产品变形，难于达到零部件装配尺寸精度要求，往往需要对烧后产 品进行磨削、切割、抛光等后加工处理。后加工过程中，变形大的产品需要的 加工量也大，而且高硬度氧化铝陶瓷材料后加工十分困难，成本极高。

目前，关于氧化铝陶瓷材料的中国专利多集中在提高氧化铝陶瓷材料的性 能、降低烧成温度、特定形状氧化铝陶瓷产品制造方法等方面，控制氧化铝陶 瓷烧成收缩率的相关技术不见专利报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种以金属铝粉取代部分三氧化二铝粉， 降低氧化铝陶瓷材料烧成收缩率的方法及其制得的产品。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种降低氧化铝陶瓷材料烧 成收缩率的方法，采用工业化工原料及三氧化二铝粉，经固相烧结获得氧化铝 陶瓷产品，保持原料中铝含量不变，以金属铝粉取代部分三氧化二铝粉，所述 原料平均粒径≤10μm，其烧成温度在1200～1450℃区间，升温速度≤50℃/小时， 烧结后产品的吸水率≤0.5％。

所述金属铝粉添加量≤5wt％，取代三氧化二铝粉的量≤9.4wt％。

所述金属铝粉为球形，活性铝量≥98％。

上述方法制得的氧化铝陶瓷产品烧成后收缩率≤5％。

本发明的优点表现在：通过调整氧化铝陶瓷配方，以金属铝粉取代部分三 氧化二铝粉，降低氧化铝陶瓷烧成收缩或达到近零收缩，即氧化铝陶瓷产品的 尺寸大小、精度与坯体的尺寸大小、精度相当。因此，只需加工出尺寸精度高 的坯体就可以直接得到高尺寸精度的产品，简单、低成本地实现了高精度氧化 铝陶瓷零部件的生产。

现代工业及高技术领域对氧化铝陶瓷产品的外形尺寸的要求日益提高，因烧 成收缩大而产生变形，导致产品合格率下降的问题日益严重，因产品变形大导 致加工量大，特殊形状氧化铝陶瓷产品后加工十分困难，陶瓷产品性脆易损易 碎，成本高等问题十分明显。本发明巧妙地解决了这些问题，不仅对氧化铝陶 瓷生产具有很好的现实意义，而且对陶瓷材料的烧成技术具有明显的指导意义。

另外，采用本发明制备氧化铝陶瓷产品，其制备工艺过程与传统氧化铝陶瓷 制备工艺基本相同，所制备的氧化铝材料的性能，与采用传统氧化铝陶瓷原料 配方及制备工艺制备的氧化铝陶瓷材料的性能相同。

具体实施方式

实施例1

按下表重量百分比组成，称取工业三氧化二铝粉、高岭土、滑石和碳酸钙， 外加0.5wt％的甲基纤维素，湿法球磨后，按配方加入金属铝粉，混合，注浆成 型、干燥、素烧、精修坯、烧成获得制品。

  三氧化二铝粉   金属铝粉   高岭土   滑石   碳酸钙   94.70   1.01   1.04   2.14   1.11

其中部分工艺参数为：球磨时间：46～48小时，以粉体的平均粒径达到10μm 为准；混料时间：2小时；金属铝粉：球形度高，活性铝≥98％，平均粒径≤10μm； 素烧温度：1100℃；烧成制度：在900～1450℃区间，升温速度为50℃/小时， 最高烧结温度为1650℃，保温2小时。

制得的氧化铝产品烧成后收缩率为5％，其它性能与注浆成型95氧化铝陶 瓷性能相同。

实施例2

按下表重量百分比组成，称取工业三氧化二铝粉、高岭土、滑石和碳酸钙， 外加0.5wt％的甲基纤维素，湿法球磨后，按配方加入金属铝粉，混合，喷雾造 粒、干压成型、干燥、素烧、精修坯、烧成获得制品。

  三氧化二铝粉   金属铝粉   高岭土   滑石   碳酸钙   92.17   2.71   2.05   2.0   1.07

其中部分工艺参数为：球磨时间：46～48小时，以粉体的平均粒径达到10μm 为准；混料时间：2小时；金属铝粉：球形度高，活性铝≥98％，平均粒径≤10μm； 成型压力：30Mpa；素烧温度：1100℃；烧成制度：在900～1450℃区间，升温 速度为50℃/小时，最高烧结温度为1650℃，保温2小时。

制得的氧化铝产品烧成后收缩率为2％，其它性能与干压成型95氧化铝陶 瓷性能相同。

实施例3

按下表重量百分比组成，称取工业三氧化二铝粉、氧化镁粉，干法球磨， 外加0.3wt％的油酸，二次球磨，按配方加入金属铝粉，混磨，烘干、加石蜡和 油酸混合，热压铸成型、排蜡、精修坯、烧成获得制品。

  三氧化二铝粉   金属铝粉   氧化镁   96.83   2.15   1.02

其中部分工艺参数为：干磨时间：10小时；二次球磨时间：30小时；混磨 时间：5小时；金属铝粉：球形度高，活性铝≥98％，平均粒径≤10μm；烘干温 度：120℃烘3小时至干料含水率＜1％；石蜡和油酸添加量：58#石蜡外加13wt ％、油酸外加0.2wt％；热压铸成型：压力0.4～0.6MPa，成型温度90℃；排蜡 制度，按常规排蜡制度；烧成制度：在900～1450℃区间，升温速度为50℃/小 时，最高烧结温度为1750℃，保温3小时。

制得的氧化铝产品烧成后收缩率为1％，其它性能与热压铸成型99氧化铝 陶瓷性能相同。