專利名稱：燒結(jié)溫度低的九五氧化鋁陶瓷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氧化鋁陶瓷，特別是一種九五氧化鋁陶瓷。
九五氧化鋁陶瓷是指氧化鋁含量在90-95wt%的高鋁陶瓷(簡稱九五瓷)。因其具有優(yōu)異的機(jī)電性能而廣泛用于制造電絕緣裝置瓷件或高溫結(jié)構(gòu)工程瓷件。但現(xiàn)有九五瓷的燒結(jié)溫度較高是其一大不足。例如在文獻(xiàn)《電子陶瓷材料》(徐廷獻(xiàn)等編著，天津大學(xué)出版社，1993年4月第一版，P83-97)中記載了一類CaO-MgO-Al2O3-SiO2系(包括CaO-Al2O3-SiO2系和MgO-Al2O3-SiO2系)九五瓷。這類瓷料目前在我國電子陶瓷工業(yè)中也大量生產(chǎn)著，其氧化鋁含量大致在95wt%左右，熔劑類加入物CaO、MgO、SiO2等在配料組份中是以粘土、滑石、碳酸鈣(或方解石)等和石英的形式引入，常壓燒結(jié)溫度一般在1650℃以上。因此，生產(chǎn)中的高溫能耗及產(chǎn)品成本都不可忽視。
本發(fā)明的目的在于，以常規(guī)九五瓷的生產(chǎn)方法，通過配方組份實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)使瓷料的燒結(jié)溫度低于1550℃，并保持其優(yōu)良的機(jī)電性能;間接目的在于，節(jié)約瓷料燒成能耗，降低生產(chǎn)成本。
為此，本發(fā)明提出了屬于同一構(gòu)思的兩組CaO-MgO-Al2O3-SiO2系九五瓷料。其氧化鋁含量在化學(xué)組成中大致91-96wt%，其余為CaO、MgO和SiO2三種熔劑類組份。本發(fā)明的特征在于，三種熔劑類組份是以透輝石或透閃石的形式引入，其配方組成為一定比例的α-氧化鋁與透輝石或一定比例的α-氧化鋁與透閃石。由于采用了上述方案，瓷料的燒結(jié)溫度顯著降低，在1450-1550℃，兩組瓷料均可燒結(jié)，吸水率平均＜0.1%，燒結(jié)密度平均＞3.5。此外，又由于配方中的透輝石或透閃石性質(zhì)相似且無同份異構(gòu)現(xiàn)象，故瓷料的燒成可快速進(jìn)行，加之燒成溫度較低，從而一定程度地節(jié)約了能源。
以下結(jié)合具體實(shí)施方案對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明1.當(dāng)熔劑類組份以透輝石形式引入時，瓷料的配方可為α-氧化鋁90.5-95.5wt%，透輝石4.5-9.5wt%;在以上配比范圍，典型的配方為α-氧化鋁93-94wt%，透輝石6-7wt%。所說α-氧化鋁可用轉(zhuǎn)晶率≥96%的煅燒工業(yè)氧化鋁;所說透輝石可用外觀呈淺灰色澤，F(xiàn)e2O3≤1.5wt%的純凈天然礦物原料。
2.當(dāng)熔劑類組份以透閃石形式引入時，瓷料的配方可為α-氧化鋁90-95wt%，透閃石5-10wt%;在以上配比范圍，典型的配方為α-氧化鋁92.5-93.5wt%，透閃石6.5-7.5wt%。所說α-氧化鋁可用轉(zhuǎn)晶率≥96%的煅燒工業(yè)氧化鋁;所說透閃石可用外觀呈白色，F(xiàn)e2O3≤1.5wt%的純凈天然礦物原料。
本發(fā)明改進(jìn)后的兩組瓷料，經(jīng)混合粉碎及成型(如干壓)等熟知的高鋁瓷工藝方法制成試樣，在高溫窯爐內(nèi)于空氣中燒成。結(jié)果，實(shí)施例1配方范圍的瓷料，其燒結(jié)溫度為1460-1550℃，其中典型配方瓷料的燒結(jié)溫度為1480-1510℃;實(shí)施例2配方范圍的瓷料，其燒結(jié)溫度為1450-1540℃，其中典型配方瓷料的燒結(jié)溫度為1470-1520℃。與現(xiàn)有九五瓷相比，燒結(jié)溫度降低了100-200℃。
對兩組瓷料宏觀性能抽測結(jié)果表明，燒結(jié)體的機(jī)械性能優(yōu)良，抗彎強(qiáng)度平均為250MPa，特別是典型配方瓷料，抗彎強(qiáng)度平均為280MPa，個別可超過300MPa;燒結(jié)體的介電性能也不遜于傳統(tǒng)九五瓷，如典型配方的瓷料，室溫介質(zhì)損耗在2-6×10-4之間，電阻率平均＞1013。耐電強(qiáng)度平均＞20KV/mm。因此，本發(fā)明的瓷料可廣泛用于制造裝置瓷件、電真空器件外殼、集成電路基板等電絕緣產(chǎn)品或火花塞、耐磨密封件、化工防蝕件等特殊工業(yè)制品。
本發(fā)明除具有上述燒結(jié)溫度低、性能好的優(yōu)點(diǎn)外，還具有如下積極效果1.據(jù)透輝石或透閃石在加熱過程中無多晶轉(zhuǎn)變及劇烈化合分解的特性，瓷料的燒成可快速進(jìn)行。其加熱和保溫可在10-14小時完成，比傳統(tǒng)九五瓷(16小時以上)縮短了2-6小時，所以生產(chǎn)效率提高。
2.由于瓷料可低溫及快速燒成，因此明顯節(jié)約能源。如用48根硅鉬棒的電遂道窯燒傳統(tǒng)九五瓷(1600℃以上)，耗電需60KW/h以上，如燒本發(fā)明的瓷料(1450-1550℃)，則耗電可降至50KW/h左右，至少可節(jié)能15%。
3.由于可節(jié)約能源，且原料透輝石或透閃石價格低廉，相互可代，因此生產(chǎn)成本比傳統(tǒng)九五瓷低，這對提高經(jīng)濟(jì)效益具有積極意義。
權(quán)利要求
1.九五氧化鋁陶瓷，含有氧化鋁91-96wt%，其余為組份CaO、MgO和SiO2，其特征在于(1)CaO、MgO、SiO2可用透輝石引入；(2)配方組成為α-氧化鋁90.5-95.5wt%，透輝石4.5-9.5wt%。
2.按權(quán)利要求1的氧化鋁陶瓷，其特征在于，所說瓷料的典型配方組成為α-氧化鋁93-94wt%，透輝石6-7wt%。
3.按權(quán)利要求1或2的氧化鋁陶瓷，其特征在于，所說α-氧化鋁可用轉(zhuǎn)晶率≥96%的煅燒工業(yè)氧化鋁;所說透輝石可用外觀淺灰的純凈天然礦物料，其Fe2O3≤1.5wt%。
4.九五氧化鋁陶瓷，含有氧化鋁91-96wt%，其余為組份CaO、MgO和SiO2，其特征在于(1)CaO、MgO、SiO2可用透閃石引入;(2)配方組成為α-氧化鋁90-95wt%，透閃石5-10wt%。
5.按權(quán)利要求4的氧化鋁陶瓷，其特征在于，所說瓷料的典型配方組成為α-氧化鋁92.5-93.5wt%，透閃石6.5-7.5wt%。
6.按權(quán)利要求4或5的氧化鋁陶瓷，其特征在于，所說α-氧化鋁可用轉(zhuǎn)晶率≥96%的煅燒工業(yè)氧化鋁;所說透閃石可用外觀白色的純凈天然礦物料，其Fe2O3≤1.5wt%。
全文摘要
一種CaO-MgO-Al
文檔編號C04B35/10GK1092395SQ94101878
公開日1994年9月21日 申請日期1994年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月24日
發(fā)明者朱海臨 申請人:朱海臨