[发明专利]一种针状α氧化铝的制备方法

说明书

技术领域

一种针状α氧化铝的制备方法，涉及一种用于制备高性能、韧性好的陶瓷制品的α-氧化铝的制备方法。 

背景技术

α-氧化铝粉末是一种化学式为Al₂O₃且具有α晶相的化合物，其使用广泛。目前，工业上制备的α-氧化铝主要是由工业氢氧化铝、工业氧化铝或者二者的混合物加入适量的添加剂混合均匀，在导焰窑或者隧道窑中一步煅烧而成的。普通煅烧α-氧化铝的形貌主要和原料(工业氧化铝和工业氢氧化铝主要形貌结构均为片状)本身的形貌有很大关系。这样煅烧出来的颗粒多为片状、粒状、近球状、粉锤状、不规则体。 

氧化铝陶瓷因其机械强度高、高硬度、抗磨损、耐高温、抗氧化、绝缘性好、抗酸碱、电学性能优良、热稳定性好等特点，使得它经常出现在许多高苛刻的环境中。但是传统的氧化铝陶瓷的断裂韧性相对较低，通常仅为3MPa/m^1/2左右。因此，如何提高Al₂O₃氧化铝陶瓷的断裂韧性一直是材料学家期待和努力的目标。 

增加陶瓷韧性的方法，一般上有氧化锆增韧、晶须增韧、纤维增韧、纳米氧化铝自增韧。其中最常用的是氧化锆增韧，就是在氧化铝中增加一部分稳定氧化锆或者氧化锆的化合物，是一种通过微裂纹来吸收、减缓能量集中的一种增韧方法，但是它本身增加韧性也很有限度。至于晶须增韧、纤维增韧、纳米氧化铝自增韧，由于制备氧化铝晶须、氧化铝纤维、纳米氧化铝的成本极高，而且成品率极低，使得它们的工业使用可能性极小，除非大幅降低他们的制造成本。所以在α-Al₂O₃颗粒形貌上做研究就是很有必要了。 

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的缺点，提供一种用于制备高性能韧性好的陶瓷制品的、低成本的针状α-氧化铝的制备方法。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。 

一种针状α氧化铝的制备方法，其特征在于制备过程为首先将氢氧化铝与氢氧化钾溶液反应制备铝酸钾溶液，然后再加入针状氢氧化铝晶种进行分解，得到细长的针状氢氧化铝，将得到的针状氢氧化铝经行煅烧得到γ-氧化铝，在γ-氧化铝中添加促进晶体发育和提高转化率的添加剂，混合均匀后在高温炉中煅烧得到针状α氧化铝。 

本发明的一种针状α氧化铝的制备方法，其特征在于所述制备铝酸钾溶液过程的氢氧化钾与氢氧化铝的摩尔比为1.5～1.7：1，把溶液煮沸，使溶液变成澄清液。 

本发明的一种针状α氧化铝的制备方法，其特征在于所述的铝酸钾溶液加入晶种后分解温度为60～80℃。 

本发明的一种针状α氧化铝的制备方法，其特征在于所述的针状氢氧化铝煅烧为γ-氧化铝的温度为850～950℃，时间为1～3小时。 

本发明的一种针状α氧化铝的制备方法，其特征在于添加在γ-氧化铝中的促进晶体发育和提高转化铝的添加剂为硼酸、氟化铝、氟化铵中的一种或者多种的混合，添加的量为γ-氧化铝质量的0.7％～1.5％。 

本发明的一种针状α氧化铝的制备方法，其特征在于在混合均匀的含有添加剂的γ-氧化铝在高温炉中的煅烧温度为1350～1450℃，保温时间为2～4小时。 

本发明的一种针状α氧化铝的制备方法，其特征在于所用针状氢氧化铝晶种加入量为氢氧化铝含量的3～5％。 

本发明的方法，通过对铝酸钾溶液浓度和分级温度的控制，可实现针状氢氧化铝长径比值的控制，长径比在5～15为较佳指标的氢氧化铝。通过在γ-氧化铝中添加添加剂以及控制烧结温度和保温时间来控制转化率和调节晶体形貌，转化率(即α-氧化铝在产品中所占含量)大于95％，氧化铝的长径比控制在5～10为较佳标准的α-氧化铝。 

本发明制备方法包括了针状氢氧化铝和针状α-氧化铝的制备，采用工业级氢氧化铝为原料，加入到氢氧化钾溶液中反应来制备铝酸钾，通过控制溶液浓度和分解温度来实现针状氢氧化铝的制备，以此氢氧化铝煅烧得到γ-氧化铝，然后通过添加添加剂和控制烧成温度来调节针状α-氧化铝的长径比。产品工艺简单，成本低，易于工业化，产品广泛用于氧化铝精细陶瓷产品领域，在提高氧化铝陶瓷产品韧性的方面有广泛的市场。 

附图说明

图1为本发明方法的工艺流程图。 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明。