[发明专利]α－氧化铝细粉及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及适用于磨料中和用于烧结体材料的α-氧化铝细粉，并涉及其制造方法。更具体地说，本发明涉及初级粒径为10-100纳米的α-氧化铝细粉及其制造方法。

背景技术

α-氧化铝粉已被广泛用作磨料、烧结体材料和填料。在用于磨料时，需要较平滑的表面粗糙度。尤其在对精密零件如硬盘或磁头研磨以进行抛光处理时，需要初级粒径不超过100纳米的磨得更细的α-氧化铝，以减小抛光处理后的表面粗糙度。

然而，在常规的α-氧化铝粉中，具有较高硬度的α-相含量少，这就产生了研磨速度慢的问题，因此人们需要α-相含量高的α-氧化铝细粉。

在用于烧结体材料时，需要非常细的α-氧化铝粉，因为烧结体的粒径越小，预计烧结体的强度越高。然而，人们发现常规的细α-氧化铝粉的初级粒径越小，粉末的聚集力就越大，这就增强了初级粒子聚集形成次级粒子的倾向。

因此，甚至当使用初级直径小的常规已知的α-氧化铝粉时，由于常规的细粉聚集形成粒径较大的次级粒子，烧结体中还有砂眼。因此，难以获得具有高密度的烧结体。人们需要获得粒径小并且不易聚集，即聚集力弱的α-氧化铝粉，以获得具有高密度的烧结体。

作为制造细α-氧化铝粉的方法，例如在JP-A-62-128918中公开了一种方法，其中向氧化铝前体如氧化铝凝胶中加入α-氧化铝颗粒作为籽晶，然后在900-1350℃的温度下锻烧该混合物，随后研磨以生产初级粒径平均值为70纳米的α-氧化铝粉。在用这样获得的α-氧化铝粉形成烧结体时，烧结体的密度低至3.65g/cm³(相对密度92％)，并且人们发现，根据上述方法制备的α-氧化铝粉不能令人满意地用作制造烧结体的材料。

JP-A-03-080106中公开了另一种制造细氧化铝颗粒的方法，其中在1200-1700℃的温度下锻烧三氯化铝。尽管得到的细氧化铝颗粒的初级直径范围为50-200纳米，但是氧化铝粉中α-相氧化铝的含量低至70％，且不能令人满意地用作磨料。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有初级粒径为10-100纳米的细颗粒，并且具有能够通过烧结形成高密度烧结体的高α-相含量的α-氧化铝粉，并且也提供一种制造该α-氧化铝粉的方法。

为了解决上述问题，本发明的发明人对制造细α-氧化铝粉的方法进行了深入的研究，已经发现：具有初级粒径为10-100纳米的细颗粒、且具有通过烧结能形成高密度烧结体的高α-相含量的α-氧化铝粉，可以通过在氯化氢气体存在下，在600-1000℃的特定温度下锻烧含铝化合物(该铝化合物通过煅烧能够转变成α-氧化铝)和籽晶的混合物而得到。

因此，本发明提供一种制造α-氧化铝粉的方法，其中在约1体积％到约20体积％浓度氯化氢气体存在下、在600-1000℃的温度下锻烧含作为α-氧化铝前体的铝化合物和至少一种选自钛化合物、铁化合物、铬化合物、α-氧化铝、氮化铝、碳化铝和硼化铝的作为籽晶的化合物的混合物。

进而，在本发明中提供了一种制造α-氧化铝粉的方法，其中上述混合物包括至少一种选自硅化合物、锆化合物和硼化物的作为颗粒生长抑制剂的化合物。

本发明更进一步提供一种初级粒径为10-100纳米、具有多面体形状且α-相超过90重量％的α-氧化铝粉。

具体实施方式

现在，详细说明本发明如下。

用作本发明中α-氧化铝前体的铝化合物(在下文，有时称作α-氧化铝前体)指的是用后面描述的煅烧法能形成α-氧化铝的铝化合物。该铝化合物可包括过渡型氧化铝、氢氧化铝、硝酸铝、硫酸铝、氯化铝、铝铵矾和烷醇铝。在这些铝化合物之中，优选的是过渡型氧化铝和氢氧化铝。氢氧化铝的例子是三水铝石、三羟铝石、诺三水铝石、勃姆石(boemite)、勃姆石凝胶、似勃姆石、水铝石和氧化铝凝胶。过渡型氧化铝的例子是γ-、δ-和θ-氧化铝。

本发明使用的籽晶为选自钛化合物、铁化合物、铬化合物、α-氧化铝、氮化铝、碳化铝和硼化铝的化合物。

钛、铁和铬化合物的例子是它们的氧化物、氮化物、碳化物和硼化物，更优选的例子是钛、铁和铬的氧化物。

在α-氧化铝、氮化铝、碳化铝和硼化铝之中，特别优选的是α-氧化铝。在钛、铁和铬的氧化物和α-氧化铝之中，特别优选的是二氧化钛。