[发明专利]低膨胀钛酸铝陶瓷导液管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛酸铝陶瓷导液管的制备方法，属于特种陶瓷制备技术领域。

背景技术

钛酸铝陶瓷导液管是铝合金压注机中使用的陶瓷部件，其作用是使铝合金熔体通过钛酸铝陶瓷导液管输送到铝合金压注机的模具中。由于铝合金压注机工作时铝合金熔体频繁往返于陶瓷导液管，要求陶瓷导液管能够经受剧烈的热冲击，热膨胀系数小，热稳定性好。

由于配料和制备工艺多方面的影响，现有的钛酸铝陶瓷导液管还不能很好地满足这一要求，现有的成型方法有多种，较多采用的是等静压成型方法和注浆成型方法，等静压成型方法存在设备投资大、工艺复杂、劳动强度大等缺点；注浆成型方法存在产品显微结构不均匀、可靠性差、产品配合尺寸精度差等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低膨胀钛酸铝陶瓷导液管的制备方法，全新配料组成，采用注凝成型方法，工艺简单，操作方便，生产周期短，劳动工作量小，生产效率高，生坯强度高，生产成品率高，产品性能优越，显微结构组织均匀，热膨胀系数小，热稳定性好。

本发明所述的低膨胀钛酸铝陶瓷导液管的制备方法，首先合成钛酸铝陶瓷，制成粉体后，进行注凝成型，最后烧成制得，钛酸铝陶瓷的合成原料的重量百分组成为：

三氧化二铝37.18～53.1％、二氧化钛32.82～46.9％和添加剂0～30％；其中，添加剂的重量组成为：莫来石0～30％、镁铝尖晶石0～30％、堇青石0～40％和碱式碳酸镁0～100％。

钛酸铝陶瓷粉体合成的适宜条件：氧化气氛，合成温度1200～1550℃。合成的钛酸铝陶瓷经球磨后细度达到粒径在3μm以下，得钛酸铝陶瓷粉体备用。

将钛酸铝陶瓷粉体加入到有机溶液中制成注凝成型浆料，其中，有机溶液的重量百分组成为：有机单体0.5～70％和蒸馏水30～99.5％，有机单体由丙烯酰胺和N，N-亚甲基丙烯酰胺按照重量比10∶(0.1～4)的比例混合制成。

有机溶液的pH值控制为9～10适宜。

本发明中：

注凝成型浆料的重量百分组成为：钛酸铝陶瓷粉体40～90％、有机溶液10～35％、分散剂0～25％。

其中，分散剂为重量浓度为20～60％的聚丙烯酸铵溶液；使用pH值调整剂调整有机溶液的pH值，pH值调整剂为酸液或碱液，如重量浓度为40～60％的氨水或40～60％的乳酸或40～60％的盐酸等，加入量以满足调整的pH值要求为准。

与通常的注凝成型方法一样，注凝成型浆料最好经过真空排气处理消除气泡，真空处理控制的真空度一般为-0.08～-0.1MPa。

向真空排气后的成型浆料中加入重量浓度为0.1～5％的过硫酸铵溶液作为引发剂，促进胶凝成型，加入量一般为浆料体积的0.1～5％。

在加入引发剂的同时加入重量浓度为大于98％的N，N，N，N，四甲基乙二胺溶液作为催化剂，可加快注凝成型过程，加入量一般为浆料体积0～5％。充分搅拌后，将成型浆料直接注入离心注凝成型机的料筒中成型即可。

其它的注凝操作按照常规注凝成型要求进行即可，如脱模、干燥、成型温度、时间等。

将成型后半产品在氧化气氛中于1300～1600℃的温度下烧成得产品，经过后续的整理加工获得成品。

本发明中所用原料均市场有售，可直接购买，主要原料纯度为工业纯。

三氧化二铝采用纯度为99.5％以上的、平均粒径小于2μm的工业α-Al₂O₃粉体。

二氧化钛采用纯度为98％以上的、平均粒径小于1μm的金红石型工业TiO₂粉体。

莫来石采用纯度为95％以上的、平均粒径小于2μm的工业合成莫来石粉体。

镁铝尖晶石采用纯度为95％以上的、平均粒径小于2μm的工业合成镁铝尖晶石粉体。

堇青石采用纯度为95％以上的、平均粒径小于2μm的合成堇青石工业粉体。

碱式碳酸镁采用氧化镁含量为40％以上的工业碱式碳酸镁粉体。

本发明制备方法所得的钛酸铝陶瓷导液管技术指标如下：

钛酸铝陶瓷的热膨胀系数为：0～0.8×10^-6/℃

钛酸铝陶瓷的抗弯强度为30～60MPa。