[发明专利]一种AlON粉体的制备方法、AlON粉体及其应用

说明书

本发明提供了一种AlON粉体的制备方法、AlON粉体及其应用，所述方法包括：将纳米氧化铝粉体和碳粉按质量比称重，加入0‑10wt％的分散剂，并以无水乙醇为介质，采用球磨方法混合，得到混合粉体；利用碳热还原氮化法烧结混合粉体；再将烧结后的粉体进行行星球磨处理，处理结束后，以无水乙醇为介质，添加0‑10wt％分散剂，并采用超声进行分散处理，得到所述AlON粉体；本发明通过分步骤添加分散剂，改进了粉体的整体分散性能，制备出分散性高，且相纯度高，粒度也较小的高烧结活性的AlON粉体，将其应用于AlON透明陶瓷的制备中，能够得到性能较好的AlON透明陶瓷。

技术领域

本发明涉及特种陶瓷制备领域，特别是涉及一种AlON粉体的制备方法、AlON粉体及其应用。

背景技术

红外窗口和整流罩材料根据工作的波长范围可以分为中波红外材料(3～5μm)和长波红外材料(8～14μm)两大类。常用的中波红外材料包括蓝宝石单晶和氟化镁、镁铝尖晶石、AlON、氧化钇透明陶瓷。其中，MgF₂透明陶瓷是目前发展最为成熟的中红外材料。它具有高的红外透过率(91％)和宽的透光范围(0.7～8.8μm)，可以实现红外/雷达复合制导，但它的硬度和抗热震性能较差，不适宜应用于高速飞行器。蓝宝石单晶的力学性能非常优异，但其具有光学各向异性、生长周期长、制备成本高和加工难度大等缺点，限制了它的广泛应用。AlON透明陶瓷具有力学性能好、透过波段范围宽和透过率高等优点，且可实现大尺寸和复杂形状样品的制备，是中波红外窗口和整流罩的理想候选材料。

AlON透明陶瓷一般采用典型陶瓷工艺制得，由AlON原料粉体经过成型、高温致密烧结制备而成。其中纯度高、粒度细以及分散性好的AlON粉体是制备高性能AlON透明陶瓷的重要前提。在实际合成过程中，由于AlON粉体合成温度较高，保温时间长，高温下粉体容易团聚，这会导致在一定的成型密度下，颗粒之间的气孔较大，烧结时空穴扩散不容易进行，不利于气孔的排除，从而影响后期烧结过程中陶瓷的致密化，因此，提高粉体的分散性是制备AlON粉体，使AlON粉体具有更好的烧结活性是急需解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种AlON粉体的制备方法、AlON粉体及其应用。具体内容如下：

第一方面，本发明提供了一种AlON粉体的制备方法，所述方法包括：

步骤1，将纳米氧化铝粉体和碳粉按质量比称重，加入0-10wt％的分散剂，并以无水乙醇为介质，采用球磨方法混合，得到混合粉体；

步骤2，利用碳热还原氮化法烧结上述步骤1所得的混合粉体；

步骤3，将上述步骤2烧结后的粉体进行行星球磨处理，处理结束后，以无水乙醇为介质，添加0-10wt％分散剂，并采用超声进行分散处理，得到所述AlON粉体。

优选地，所述分散剂包括高分子电解质、硅烷偶联剂中的至少一种，所述步骤1和所述步骤3中所添加的分散剂的总量为0-10wt％。

优选地，所述高分子电解质包括聚丙烯酸铵、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯亚胺中的一种或多种；

优选地，所述硅烷偶联剂包括氨基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或多种。

优选地，所述利用碳热还原氮化法烧结上述步骤1所得的混合粉体的具体方法包括：

将步骤1所得的混合粉体放置到坩埚内，并将所述坩埚置于真空碳管炉中，在流动氮气气氛下升温至1550～1650℃并保温30～120min后，再次升温至1700～1850℃进行保温30～120min。

优选地，所述坩埚内间隔设置有多根通气管，每根所述通气管上设置有多个通气孔；

优选地，所述通气管和通气孔用于通过所述流动氮气；

优选地，所述坩埚材质为氧化铝和氮化硼中的任一种。