[发明专利]一种γ-AlON透明陶瓷粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种γ-AlON透明陶瓷粉体的制备方法，具体涉及的是一种α-Al₂O₃碳热还原制备纯相γ-AlON透明陶瓷粉体的方法，属于透明陶瓷粉体制备技术领域。

背景技术

γ-AlON是一种多晶透明陶瓷材料，具有各向同性的立方结构，同时兼具优良的光学和力学性能，可广泛用于各行各业，包括航空航天，国防和安全，半导体，能源和消费产品，使其在军民领域都有着广阔的应用前景。

高温固相反应和还原氮化法是目前制备AlON粉体的两类主要方法。其中固相反应法虽工艺简单，但由于其要求原料AlN和Al₂O₃粉必须高纯超细，而目前高纯AlN主要依赖进口，不仅成本高而且反应速率不易控制。与之相比还原氮化铝法的主要原料Al₂O₃性能稳定且价格便宜，还原剂可以是C、Al、NH₃、H等，在这些还原剂中，C的产品质量稳定可靠，且以C作为还原剂的还原氮化反应工艺可控性好，同时安全、环保，因此碳热还原氮化法制备高纯AlON粉具有非常好的应用前景。该工艺的优点是原料纯度高、粒度小、成本低，所制备的AlON粉体纯度高，易实现批量化生产。

由于γ-Al₂O₃具有多孔结构及高比表面积的特点，使其成为碳热还原法制备AlON粉体的主要原料（碳热还原法合成AlON粉体的研究.田庭燕,杜洪兵,姜华伟等.硅酸盐通报.2009,28(5):1093-1096;AlON透明陶瓷的制备.王士维,袁贤阳,张芳等.中国空间科学学会空间材料专业委员会2009学术交流会.59-62;碳热还原氮化工艺制备AlON透明陶瓷.刘学建,袁贤阳,张芳等.无机材料学报.2010,25(7):678-682;AlON粉体制备及透明陶瓷的烧结.张芳,王士维,张昭等.稀有金属材料与工程.2009,38:403-406;Synthesis ofγ-AlON Powders by a Combinational Method of Carbothermal Reduction and Solid-State Reaction.Xinayang Yuan,Xuejian Liu,Fang Zhang etal.J.Am.Ceram.Soc..2010,93(1):22-24;Highly Transparent AlON Pressurelessly Sintered from Powder Synthesized by a Novel Carbothermal Nitridation Method.J.Am.Ceram.Soc..2012,95(9):2801-2807;中国专利201010190470.0;中国专利201210289659.4;USPat.No.4,686,070）。但是，正是由于γ-Al₂O₃的这种多孔结构和高比表面积的特征，使其具有非常强的吸附能力，及易吸附环境中的杂质和气体，一方面使粉末易受到污染，另一方面使制备过程中排出吸附气体困难，且排出吸附气体所需要的抽真空时间特别长，效率非常低，更重要的是吸附气体排出速度很难控制，如果气体排出速度过快极易使粉末飞散，不仅使工作效率大大降低，而且还会对设备造成严重损害。