[发明专利]一种基于Isobam凝胶体系制备增韧大尺寸超薄YAG透明陶瓷素坯的方法

说明书

本发明公开了一种基于Isobam凝胶体系制备增韧大尺寸超薄YAG透明陶瓷素坯的方法，步骤是：分别称量Y₂O₃粉体、Al₂O₃粉体作为陶瓷粉体；将陶瓷粉体、烧结助剂、分散剂A、磨球、无水乙醇按一定比例混合球磨，得混合浆料；将所述混合浆料烘干，并过筛，煅烧，得到凝胶注模成型的原料粉；将去离子水、Isobam104溶液、分散剂B、增塑剂、磨球和所述原料粉按一定比例混合球磨，调节体系pH值为10～12，制得陶瓷浆料；真空脱泡，向脱泡后的浆料采用压力注射法浇注到模具中，在室温下自然凝胶固化，经干燥、排胶，得到YAG陶瓷素坯。本发明的制备工艺简单环保，制得的超薄陶瓷素坯平整度好，且不易开裂，容易脱模。

技术领域

本发明属于先进陶瓷领域，涉及一种大尺寸超薄透明陶瓷的制备方法，具体涉及一种基于Isobam凝胶体系制备增韧大尺寸超薄YAG透明陶瓷素坯的方法。

背景技术

YAG透明陶瓷具有陶瓷固有的耐高温、耐腐蚀、高绝缘、高强度等特性，又具有玻璃的光学性能，在照明显示技术、光学技术、特种仪器制造、无线电子学、信息探测、高温技术以及军事工业等领域应用前景广阔。特别是在显示领域，可用于各种可见光和红外光透光窗口和各种设备的显示面板，并且YAG作为基质材料，可以制备新一代荧光材料。其中大尺寸超薄件YAG(基)陶瓷可用于侧光式LED背光源设计，以及代替原有触摸屏行业的超薄玻璃。因此，制备高光学质量的大尺寸超薄YAG透明陶瓷具有广阔的应用前景。

传统的干压成型在大尺寸极薄条件下极易发生不均匀、开裂、变形等缺陷；注射成型由于有机物较多肯定会影响YAG陶瓷的光学质量；流延成型需要昂贵的流延机，且有机流延由于所使用的添加剂含有一定的毒性会对人体带来伤害和环境污染。

而凝胶注模成型是继注浆成型、流延成型之后发展起来的一种近净尺寸成型工艺，由美国橡树岭国家实验室研制开发成功。其工艺的特点是：陶瓷粉末分散在有机单体溶液中，有机单体在引发剂作用下，发生原位聚合反应形成网状结构将陶瓷粉末包裹其中，成为硬实的坯体。凝胶注模成型由于具有素坯强度高、无需复杂和昂贵设备等优势将成为制备大尺寸超薄YAG陶瓷的首选。特别是Isobam凝胶体系，由于所使用的Isobam为异丁烯和马来酸酐的交替共聚物，可作为凝胶剂又可为分散剂，无毒绿色，优势明显。

然而，针对大尺寸超薄件的成型要求，Isobam凝胶体系面临如下成型困难：(1)薄片厚度≤0.5mm，水的张力将阻碍浆料注入模具；(2)坯片成型后难于脱模，韧性不足；(3)坯片平整度仍需进一步提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Isobam凝胶体系制备增韧大尺寸超薄YAG透明陶瓷素坯的方法，工艺简单环保，且制得的陶瓷素坯韧性明显，致密性及均匀性好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种基于Isobam凝胶体系制备增韧大尺寸超薄YAG透明陶瓷素坯的方法，具体步骤如下：

步骤一、按照化学式Y₃Al₅O₁₂中各元素的化学计量比分别称量Y₂O₃粉体、Al₂O₃粉体作为陶瓷粉体；将称量好的陶瓷粉体、烧结助剂、分散剂A、磨球、无水乙醇按一定比例混合球磨，得混合浆料；将所述混合浆料烘干，并过200目筛，然后将过筛后的粉体置于马弗炉中煅烧，得到凝胶注模成型的原料粉；

步骤二、将去离子水、Isobam104溶液、分散剂B、增塑剂、磨球和所述原料粉按一定比例混合球磨，用pH调节剂调节体系pH值为10～12，制得固含量70～80wt.％的YAG陶瓷浆料；