[发明专利]一种烧制陶瓷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种烧制陶瓷的方法，属于烧制陶瓷技术领域。

背景技术

陶瓷是最古老的一种材料，是人类在征服自然中获得的经化学变化而制成的产品，是人类文明的象征之一。它和金属材料、高分子材料并列为当代固体三大材料。 由于陶瓷的原子结合方式是键能较大的离子键、共价键或者离子－共价混合键，所以其具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐热冲击、高强度、硬质、高刚性、低膨胀、隔热以及不吸收外来物质等许多优良性质。陶瓷材料的应用范围很广，在日用、卫生、建筑、化工、电气、航天、汽车、生物医学等领域均有重要应用。不仅如此，陶瓷材料潜在的应用对经济也会有很大影响。

传统方法在陶瓷烧制过程中，受热不均匀，容易使陶瓷破裂及坍塌，陶瓷烧结后尺寸变化较大，不能近终成型，有些领域要求陶瓷尺寸误差小，传统的烧结方法不能满足，因此也制约了陶瓷在很多领域的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种烧制陶瓷的方法，具体包括以下步骤：

（1）制样：将粉体原料按比例称量，加入粘结剂，球磨、干燥、过筛、造粒后制成生坯；

（2）烧结：将镓盛在氧化锆坩埚中，再将生坯放在其上，烧结后随炉冷却得到所需陶瓷。

本发明所述方法适用于烧结温度小于2100℃且密度小于5.904g/cm³的陶瓷，因为镓的沸点为2204℃，温度过高会使镓沸腾，从而影响烧结，而如果密度大于镓的密度，即大于5.904g/cm³，生坯会沉入镓液体中，从而影响烧结效果。

本发明步骤（1）粘结剂为陶瓷制备过程中的常规粘结剂，例如聚乙烯醇（ PVA ） 、聚乙二醇、甲基纤维素等，粘结剂质量分数为5%~10%，添加量为粉体质量的6%~10%。

本发明步骤（1）球磨过程为常规方法，优选的，球磨过程中球磨机的转速为300 r/min~500 r/min，球磨时间为12~24 h。

优选的，本发明步骤（1）干燥后过100目筛。

优选的，本发明步骤（1）成型方式为冷等静压成型，成型压力为180~200 MPa，压力作用时间为1~4 min。

优选的，本发明步骤（1）中干燥的条件为：干燥温度为100℃，干燥时间10~22 h。

优选的，本发明步骤（2）所述烧结温度为1400~2100℃，烧结温度保温时间为1~3 h。

本发明的原理为：本发明采用镓作为陶瓷烧结时的承载体，即将镓盛在氧化锆坩埚中，再将生坯放在其上进行烧结，烧结时镓会熔化为液体，生坯会漂浮其上，从而改善了炉膛温场不均的问题，使陶瓷受热更加均匀，烧制出的陶瓷致密度好，尺寸变化不大，基本达到近终成型，而且烧制时液体会给生坯提供浮力，有效的改善了样品的坍塌问题。

本发明的有益效果为：

（1）采用镓作为陶瓷烧结时的承载体，烧制出的陶瓷更加致密。

（2）采用镓作为陶瓷烧结时的承载体，烧制出的陶瓷近终成型。

（3）采用镓作为陶瓷烧结时的承载体，烧制出的陶瓷硬度更高。

（4）采用镓作为陶瓷烧结时的承载体，烧制出的陶瓷抗弯强度更高。

综上所述，本发明操作简单，对实验条件要求低，效果明显，而且对比传统烧制方法烧制出的陶瓷，优点明显，此发明不仅可以提高陶瓷的致密性、硬度、抗弯强度，而且使陶瓷近终成型，是陶瓷烧结方法的一个重大突破。

附图说明

图1为实施例1未用镓作为载体烧制陶瓷的SEM图；

图2为实施例1用镓作为载体烧制陶瓷的SEM图；

图3为实施例5未用镓作为载体烧制陶瓷的SEM图；

图4为实施例5用镓作为载体烧制陶瓷的SEM图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于以下内容。

实施例1

（1）称取Al₂O₃粉99.0 g，MgO粉0.4 g，SiO₂粉0.6 g，加入8 g质量分数为7%的PVA水溶液，在无水乙醇中混合后，置于转速为350 r/min的行星式球磨机中球磨16 h，将球磨好的混合物在100℃下干燥18 h后过100目筛，造粒，然后在200MPa的冷等静压下保压时间为4 min，压制成型。

（2）将生坯放在盛有镓的氧化锆坩埚中，以5℃/min升温至550℃，保温1 h，然后以10℃/min升温至1600℃，保温2 h，随炉冷却至40℃。