[发明专利]一种氧化铝陶瓷及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种氧化铝陶瓷及其制备方法与应用，涉及氧化铝陶瓷技术领域。本发明提供了一种氧化铝陶瓷的制备方法，包括如下步骤：(1)制备得到氧化铝陶瓷素坯；(2)将步骤(1)中得到的氧化铝陶瓷素坯转移到微波热等静压烧结炉中进行烧结，冷却后得到所述氧化铝陶瓷；微波热等静压烧结炉的烧结频率为2450±50MHz。本发明提供了一种氧化铝陶瓷的制备方法，利用微波热等静压烧结炉制备氧化铝陶瓷。本发明利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量，材料在电磁场中的介质损耗使其材料整体加热至烧结温度，在烧结过程中通过惰性气体提供一定的外加压力使陶瓷粉体颗粒移动，填充孔隙，从而实现陶瓷材料的致密化。

技术领域

本发明涉及氧化铝陶瓷技术领域，尤其是一种氧化铝陶瓷及其制备方法与应用。

背景技术

氧化铝陶瓷具有高频下介质损耗小，比体积电阻大，绝缘电阻、机械强度高，硬度大，热膨胀系数小，耐磨，抗腐蚀，耐热冲击等优良性质。同时，氧化铝来源广泛，价格低廉，因此在机械、化工、石油炼制、压力传感、光学、真空电子、生物医学等领域均有重要应用。

99氧化铝陶瓷指的是氧化铝的含量为99％。99氧化铝较高的纯度导致其至少要在1750℃长时间烧结才能实现陶瓷的致密化。然而在高温下长时间烧结会使得陶瓷的晶粒粗化，晶间产生缺陷，气孔率难以控制，并最终导致陶瓷的综合性能较差，同时能量消耗较大。因此，为了降低99氧化铝陶瓷的烧结温度，普遍采用的方式是引入Ca-Mg-Si烧结助剂体系，然而烧结后的陶瓷材料中会存在镁铝尖晶石及钙长石等杂质相。由于氧化铝与杂质相热膨胀系数之间的差异会导致材料在受热时产生裂纹，从而对其强度产生不利影响。

氧化铝是一种电绝缘材料，其电阻率随纯度的增加而增加。因此，为了获得高绝缘性的氧化铝陶瓷需要采用高纯的氧化铝粉，同时要防止和避免氧化铝陶瓷制备过程中引入杂质。干压成型具有工艺简单、产物纯度高的优点。但是加压成型时仅能单侧或上下两侧受压，使得整个坯体不能受到均匀的压力，从而导致氧化铝素坯密度较低、无法保证高致密度。因此，针对现有技术中的问题，开发能通过干压成型制备高纯、高致密度的99氧化铝陶瓷的烧结工艺是相当重要的。

发明内容

基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种氧化铝陶瓷及其制备方法与应用。本发明提供了一种氧化铝陶瓷的制备方法，利用微波热等静压烧结炉制备氧化铝陶瓷。本发明利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量，材料在电磁场中的介质损耗使其材料整体加热至烧结温度，在烧结过程中通过惰性气体提供一定的外加压力促使陶瓷粉体颗粒移动，填充孔隙，从而实现陶瓷材料的致密化。本发明是通过微波等静压烧结解决了Ca-Mg-Si烧结助剂体系的氧化铝，在较高温度下长时间保温导致的强度较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种氧化铝陶瓷的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备得到氧化铝陶瓷素坯；

(2)将步骤(1)中得到的氧化铝陶瓷素坯转移到微波热等静压烧结炉中进行烧结，冷却后得到所述氧化铝陶瓷；其中，微波热等静压烧结炉的烧结频率为2450±50MHz。

本发明提供了一种氧化铝陶瓷的制备方法，利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量，材料在电磁场中的介质损耗使其材料整体加热至烧结温度，在烧结过程中通过惰性气体提供一定的外加压力促使陶瓷粉体颗粒移动，填充孔隙，从而实现陶瓷材料的致密化。氧化铝陶瓷素坯在微波场中可内外均匀地整体吸收微波能来达到烧结的目的，材料整体吸收微波能使得烧结试样内部不存在温度梯度，得到均匀加热而不会在试样内部形成热应力或引起试样开裂。

优选地，所述步骤(2)中，微波热等静压烧结炉的烧结过程，包括如下步骤：

S1、烧结时的升温速率K₁为10-15℃/min，升温至T₁ 400-600℃，保温t₁ 5-10min；