[发明专利]一种钛酸铝陶瓷制品的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷制品的制备方法，尤其涉及一种钛酸铝陶瓷制品的制备方法。

背景技术

随着现在工业的发展，对同时具有优良的耐高温和抗热震性陶瓷材料的需求越来越迫切，钛酸铝陶瓷是集低热膨胀系数和高熔点于一体的优良耐火材料，是目前低膨胀材料中耐高温性能最好的一种，但其自身还是存在两大缺陷：一是由于热膨胀系数各项异性，导致材料在烧结冷却过程中会产生大量的微裂纹，使得机械性能下降；二是钛酸铝陶瓷晶体容易在在900-1300℃范围内发生分解而生成金红石和刚玉，从而失去其低膨胀特性，降低其抗高温热震性能。为了克服这一固有的缺陷，人们向钛酸铝中引入一些特定的添加剂，以抑制钛酸铝在高温下分解，以改善它的热稳定性并且提高其机械强度。目前常用的添加剂有MgO,Fe₂O₃,SiO₂,ZrSiO₄及莫来石等。

目前钛酸铝陶瓷制品大多采用两步法来制备，即首先通过各种方法合成钛酸铝原料，然后经过压制或石膏模浇注等工艺成型，排胶烧结后制备成钛酸铝陶瓷制品。制备钛酸铝粉末的方法比较多，例如某专利公开一种溶胶-凝胶工艺合成法，此法是以四氯化碳和硝酸铝为前驱体，通过水解法制得。此法虽能制备钛酸铝超细粉，但前驱体原料昂贵、工艺复杂且对环境不友好。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种钛酸铝陶瓷制品的制备方法，一方面可以解决传统工艺的周期长、成本高、质量不稳定等问题，另一方面无需采用昂贵的金属盐进行化学合成，没有附带产物形成，对环境没有危害，而且与传统方法相比，生产周期短、成本低、产品具有良好的抗热冲击性能，能达到适合工业化大批量低成本生产的目的。

为解决上述技术问题，本发明提供一种钛酸铝陶瓷制品的制备方法，包括以下步骤：

（1）将粘合剂、氧化铝粉和氧化钛粉、稳定剂倒入球磨瓶中球磨混合均匀，得到悬浊液；

（2）将所述悬浊液烘干去水，得到陶瓷颗粒；

（3）将所述陶瓷颗粒研磨碎，得到陶瓷粉末；

（4）将所述陶瓷粉末通过等静压成型工艺压制成陶瓷坯体；和

（5）将所述陶瓷坯体经过排胶工艺后烧结制成钛酸铝陶瓷制品。

作为本发明所述一种钛酸铝陶瓷制品的制备方法的一种优选方案，所述粘结剂为聚乙烯醇水溶液。

作为本发明所述一种钛酸铝陶瓷制品的制备方法的一种优选方案，所述粘结剂占所述陶瓷粉末的重量百分比为1-3%。

作为本发明所述一种钛酸铝陶瓷制品的制备方法的一种优选方案，所述氧化铝粉与所述氧化钛粉的摩尔比为1:1。

作为本发明所述一种钛酸铝陶瓷制品的制备方法的一种优选方案，所述氧化铝粉与所述氧化钛粉的纯度大于或等于99%。

作为本发明所述一种钛酸铝陶瓷制品的制备方法的一种优选方案，所述稳定剂为MgO、Fe2O3、SiO2、ZrSiO4或莫来石中的一种或几种的混合物。

作为本发明所述一种钛酸铝陶瓷制品的制备方法的一种优选方案，所述步骤（1）中还包括将分散剂倒入球磨瓶中。

作为本发明所述一种钛酸铝陶瓷制品的制备方法的一种优选方案，所述分散剂为柠檬酸铵。

作为本发明所述一种钛酸铝陶瓷制品的制备方法的一种优选方案，所述步骤（5）中所述烧结的烧结温度为1500-1600℃。

作为本发明所述一种钛酸铝陶瓷制品的制备方法的一种优选方案，当温度上升至1250-1400℃时，需降低烧结速度并需保温2-5h。

本制备方法采用工业的氧化铝和氧化钛为基本原料，以MgO,Fe₂O₃,SiO₂,ZrSiO₄及莫来石等中的一种或几种原料为稳定剂，以聚乙烯醇水溶液为粘结剂，将以上陶瓷原料的混合物通过球磨的方式混合均匀，烘干除去水分后，通过等静压成型工艺压制成所需的陶瓷坯体，再经过排胶工艺后高温烧结成制品。省去传统钛酸铝制品制备时需先要制备钛酸铝粉末的工艺，解决了传统工艺的周期长、成本高、质量不稳定等问题，节约了加工成本，保护了环境，生产周期短、产品具有良好的抗热冲击性能、适合工业化大批量低成本生产。

附图说明

图1为利用本发明的钛酸铝陶瓷制品的制备方法生产出来的钛酸铝制品的XRD图谱。

图2为利用本发明的钛酸铝陶瓷制品的制备方法生产出来的钛酸铝制品的SEM图。

具体实施方式