一种氧化铝陶瓷及其制备方法与应用与流程

本发明涉及氧化铝陶瓷，具体涉及一种氧化铝陶瓷及其制备方法与应用。

背景技术：

1、氧化铝陶瓷是一种以氧化铝(al2o3)为主体的陶瓷材料，由于其具有较高的机械强度、硬度大、耐磨性好等优点，在电子、电器机械、化工、纺织、医学、汽车、冶金和航空航天等行业广泛应用。

2、目前，现有技术中是高性能氧化铝陶瓷产品通过高纯度的氧化铝原粉制备成混合浆料，再将混合浆料依次通过球磨、喷雾造粒、干压成型和烧结后得到氧化铝陶瓷产品。氧化铝陶瓷产品的一个特点是其各项机电性能都是随着氧化铝含量的增加而提高，但其不足之处是氧化铝含量的增加伴随着烧成温度的升高，从而给烧结成型工艺带来一定的困难。由此可见，高性能氧化铝陶瓷产品制备的关键在于高性能氧化铝陶瓷造粒粉的研究以及合理的烧结方案。然而，现有技术制备的氧化铝陶瓷产品的瓷体密度和抗折强度较差，严重影响了氧化铝陶瓷产品质量。因此，亟待开发一种具备良好瓷体密度和抗折强度的氧化铝陶瓷的烧结工艺，致力于实现高性能氧化铝陶瓷的开发并为加速实现国产化打下良好的基础。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种氧化铝陶瓷及其制备方法与应用。本发明提供了一种氧化铝陶瓷的制备方法，利用干法成型和烧结工艺配合制备氧化铝陶瓷，实现了氧化铝陶瓷产品具备良好的瓷体密度和和抗折强度，从而保证了氧化铝陶瓷产品质量。

2、本发明提供了一种氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3、(1)测试氧化铝原粉的含水率，基于含水率按配比准备原料：按质量百分比记，氧化铝原粉的固含量为65-80％，余量为纯水；

4、(2)浆料配制：将步骤(1)中称取好的氧化铝原粉和纯水放入球磨罐中，并在球磨罐中加入适量的分散剂和氧化铝磨球，进行第一次球磨t1为14-24h；其中，再将适量的消泡剂、润滑剂和粘结剂放入第一次球磨后的球磨罐中，进行第二次球磨t2为1h，得到混合浆料；

5、(3)制备得到氧化铝陶瓷生坯：将步骤(2)中的混合浆料加入适量酸性溶液搅拌，使混合浆料的ph值调整为8.0-9.0；再将ph值调整后的混合浆料进行造粒、干法成型后得到氧化铝陶瓷生坯；

6、(4)将步骤(3)中得到的氧化铝陶瓷生坯通过机加工成设计形状，然后转移到高温烧结炉中进行烧结，随炉冷却后得到氧化铝陶瓷。

7、优选地，所述步骤(4)中，高温烧结炉的烧结过程，包括如下步骤：

8、s1：升温速率v1为1-2℃/min，升温至t1为600℃；

9、s2：升温速率v2为2-4℃/min，升温至t2为1620-1650℃，保温t4为2-4h。

10、优选地，所述步骤(3)中，干法成型采用冷等静压成型(cip)或者干袋式等静压成型(dip)，压力p为120-150mpa，保压时间t3为10-60s。

11、优选地，所述步骤(3)中，造粒通过喷雾造粒干燥法得到造粒粉，喷雾干燥机的进口温度为170℃-180℃，出口温度为90℃-95℃，雾化盘转速为11000rpm-12000rpm，造粒得到的造粒粉粒径大小为30-60μm。

12、优选地，所述步骤(3)中，酸性溶液选用浓度为4.7％的草酸溶液。

13、优选地，所述步骤(2)中，氧化铝磨球选用纯度99.9％的氧化铝磨球，且5mm的磨球质量:10mm的磨球质量:20mm的磨球质量＝12:2:1，料球比为1：2。

14、优选地，所述步骤(2)中，分散剂的添加比例为氧化铝原粉质量的0.7-0.8％。

15、优选地，所述步骤(2)中，消泡剂的添加比例为氧化铝原粉质量的0.02-0.035％，润滑剂的添加比例为氧化铝原粉质量的0.5-1.67％，粘结剂的添加比例为氧化铝原粉质量的4.0-5.5％。

16、此外，本发明提供了所述的氧化铝陶瓷的制备方法制备得到的氧化铝陶瓷。

17、本发明中的氧化铝陶瓷具有较高的抗折强度和较高的维氏硬度，可以满足结构陶瓷对力学性能的要求，尤其可以满足机械零部件的应用需求，特别是机械支撑部件的使用需求。

18、进一步地，本发明还提供了所述的氧化铝陶瓷在机械零部件中的应用。

19、本发明具有如下的有益效果：

20、(1)该技术方案中随着氧化铝原粉固含量的增加，混合浆料粘度也逐渐增加；虽然氧化铝原粉固含量为80％时，其混合浆料粘度达到了295.6mpa·s，但是仍然可以保证其在后续的造粒工序中保持正常的流动。

21、(2)造粒粉松装密度随着氧化铝原粉固含量的增加逐渐增加，当造粒粉的松装密度较高时，表明造粒粉颗粒之间的空隙较小，这有助于提高粉体的充填效果，使得粉体能更好地充满容器，且充填过程更为紧密。

22、(3)造粒粉流动性随着氧化铝原粉固含量的增加逐渐降低，造粒粉流动性的数值愈小说明其流动性愈好，流动性愈好则说明粉末的球形结构更好。

23、(4)氧化铝造粒粉的粒子形态及其表面粗糙性粒子呈球形或近似球形的粉体，在流动时，粒子较多发生滚动，粒子间摩擦力小，所以流动性较好；而氧化铝造粒粉的球形结构越好，形状规则的颗粒堆积就会更密实，松装密度更高。

技术特征：

1.一种氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，高温烧结炉的烧结过程，包括如下步骤：

3.根据权利要求1所述的氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于：

9.一种由权利要求1-8任一项所述的氧化铝陶瓷的制备方法制备得到的氧化铝陶瓷。

10.一种如权利要求9所述的氧化铝陶瓷在机械零部件中的应用。

技术总结本发明公开一种氧化铝陶瓷及其制备方法与应用，本发明提供的一种氧化铝陶瓷的制备方法，包括步骤如下：(1)基于氧化铝原粉的含水率按配比准备原料；(2)通过第一次球磨和第二次球磨进行浆料配置得到混合浆料；(3)将PH值调整后的混合浆料进行造粒、干法成型后得到氧化铝陶瓷生坯；(4)将步骤(3)中得到的氧化铝陶瓷生坯通过机加工成设计形状，然后转移到高温烧结炉中进行烧结，随炉冷却后得到氧化铝陶瓷。本发明利用干法成型和烧结工艺配合制备氧化铝陶瓷，实现了氧化铝陶瓷产品具备良好的瓷体密度和和抗折强度，从而保证了氧化铝陶瓷产品质量。技术研发人员：许红豆,胡梓钊,陈立航受保护的技术使用者：重庆臻宝科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/19