[发明专利]一种基于改进的Isobam凝胶体系制备YAG透明陶瓷的方法

说明书

本发明公开了一种基于改进的Isobam凝胶体系制备YAG透明陶瓷的方法，它包括以下步骤：1)将磨球、有机溶剂、分散剂A、烧结助剂、陶瓷粉体放入球磨罐中，球磨混合得混合浆料A；2)混合浆料A干燥、过筛、煅烧得到凝胶注模成型的原料粉；3)在球磨罐中加入去离子水、Isobam溶液、环氧树脂交联剂、pH调节剂、分散剂B、磨球，最后加入所述原料粉，初步搅拌后再进行球磨混合，得高固含量的混合浆料B；4)真空除气，注模成型，凝胶干燥固化，排胶；5)将排胶后的素坯真空烧结，退火，抛光后即得YAG透明陶瓷。本发明提供的方法提高了陶瓷浆料的固含量，提升了素坯的密度，经真空烧结制备的YAG透明陶瓷透过率大幅度提高，且工艺简单，有利于工业化生产。

技术领域

本发明属于透明陶瓷制备技术领域，具体涉及一种基于改进的Isobam凝胶体系制备YAG透明陶瓷的方法。

背景技术

钇铝石榴石(简称YAG)具有稳定的立方相结构，不存在双折射现象，熔点高，化学和光化学稳定性好，广泛应用于激光器基质增益材料，还可用于制作高温可见光和红外窗口。与YAG单晶体相比，YAG透明陶瓷可以满足制备大功率激光器所需的大尺寸和更高的掺杂浓度，因此YAG几乎具有理想激光基质材料的一切优点，在取代YAG单晶方面已显示出良好的应用前景。YAG透明陶瓷的制备包括粉体制备，成型，烧结和机加工等过程。其中成型工序的目的是获得高密度、高均匀且有一定强度的致密坯体。

YAG透明陶瓷的制备包括粉体制备、成型、烧结和机加工等过程。其中成型工序的目的是获得高密度、高均匀且有一定强度的致密坯体。成型工艺环节的控制对于整个陶瓷材料的制备至关重要，对提高材料的均匀性、重复性和成品率，降低制造成本等都具有重要意义。因此成型方法已经成为高性能陶瓷制备中的一个关键环节。

中国专利申请CN107721424A公开了一种凝胶注模成型制备YAG透明陶瓷的方法。该方法采用Isobam作为分散剂和凝胶剂，同时采用Ziegler-Natta催化剂体系、过硫酸铵-四甲基乙二胺催化体系和2，2-偶氮[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]盐酸盐催化体系中的一种来控制凝胶速率，缩短凝胶成型时间，制备出透过率较高的YAG透明陶瓷。

然而，目前该凝胶成型技术为了保证浆料较好的流动性，一般固含量要小于70wt.％，从而导致素坯致密程度化不够，密度较低。又由于Isobam凝胶体系固有的性质导致素坯的强度不高，凝胶时间也较长，影响制备的效率。所以，浆料较低的固含量和素坯较小的密度，极大的降低YAG透明陶瓷的透过率，最终影响这种成型方法在YAG透明陶瓷中的实际应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于改进的Isobam凝胶体系制备YAG透明陶瓷的方法，浆料的固含量高，素胚密度大，陶瓷的透过率高。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于改进的Isobam凝胶体系制备YAG透明陶瓷的方法，它包括以下步骤：

步骤一、按照Y₃Al₅O₁₂分子式的化学计量比分别称量纳米Y₂O₃粉体、纳米Al₂O₃粉体；

步骤二、将磨球、有机溶剂、分散剂A、烧结助剂与称量好的纳米氧化物粉体放入球磨罐中，进行球磨混合后得混合浆料A；

步骤三、取出所述混合浆料A进行干燥处理，过100～200目筛，将过筛后的粉体置于马弗炉中煅烧，作为凝胶注模成型的原料粉；

步骤四、在球磨罐中加入去离子水、Isobam溶液、环氧树脂交联剂、分散剂B、磨球，最后加入所述原料粉，用pH调节剂调节体系pH值为9～11，初步搅拌后再进行球磨混合，得固含量为76～78％的混合浆料B；

步骤五、真空除气，使混合浆料B均匀无泡，流动性良好，再注入模具中成型；