[发明专利]一种激光化学微波陶瓷制备方法

说明书

本发明公开了一种激光化学微波陶瓷制备方法，使激光与陶瓷互相作用产生的热量向基体内部的传导深度降低，从而使由于受热融化快速冷却而产生的重铸层厚度下降，激光束射向陶瓷样品，激光束焦点处的能量密度超过陶瓷的破坏阀值，使得切割处的陶瓷汽化成陶瓷颗粒，通过吹入压缩空气将汽化状态的陶瓷颗粒迅速去除，以免影响下面的加工。本发明制备的陶瓷具有高比表面积、高比表面能、高活性和易烧结的优点，使得陶瓷容易被切割，另外采用吸附剂吸附激光能量，提高了切割效率。

技术领域

本发明涉及一种制备方法，具体是一种激光化学微波陶瓷制备方法。

背景技术

现有的陶瓷无裂纹切割方法基本上采用(CO2或Nd:YAG)激光，在单脉冲能量不变的前提下，压缩脉宽至ns级，脉冲频率提高至10～20KHz级。其显著缺点是设备能力要求高，往往要求多道重复切割或预加工，实用切割效率低，随着切割速度的增加，熔渣从平面形态向有方向性的波纹形态转变；低速到高速切割时单个脉冲的叠加程度的降低，使熔渣从平面状态转变成为断续状态。切断方式也从气化和融化转化为附加部分热振而引起的断裂，部分热振引起的断裂。当切割速度相同时，复合高速气流断口的熔渣方向性更明显。同时高速气流具有比同轴气流更明显的去除渣层作用，促进了熔渣脱落，熔渣脱落后，亚层呈现的重铸层形貌，由于热振在切口深度方向形成的重铸层是一致的。

激光切割陶瓷由于具有非接触、柔性化、自动化及可实现精密切割和曲线切割、切缝窄、速度快等特点，同传统的切割方法如金刚石砂轮切割法相比，是一种有巨大应用价值和发展潜力的理想陶瓷加工方法。但是，陶瓷属硬、脆材料，热稳定性较差，切割时易形成重铸层和裂纹，降低了基体原有的优良性能，且陶瓷具有反光性，使激光的能量不能有效聚集。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光化学微波陶瓷制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种激光化学微波陶瓷制备方法，包括如下步骤：1)配制Zn离子的柠檬酸水溶液；2)配制Ti与Nb离子的柠檬酸水溶液；3)三元ZnO-Nb2O5-TiO2体系微波介质陶瓷纳米前驱体的合成及陶瓷制备；(a)将步骤(1)、(2)制备的Zn柠檬酸水溶液、Ti与Nb离子柠檬酸水溶液混合均匀，然后加入乙醇进行酯化，乙醇加入的摩尔量为柠檬酸的2-3倍；加热、搅拌均匀，获得Zn-Ti-Nb前驱体溶胶；(b)将步骤(a)制备的Zn-Ti-Nb前驱体溶液置于烘箱内烘干，缩水形成干凝胶；(c)将步骤(b)的干凝胶置于高温炉中1000℃煅烧处理，即可获得颗粒均匀的纳米级ZnTiNb2O8粉体；(d)将ZnTiNb2O8粉体，以元素粉，包括Ti粉、Al粉和石墨粉为陶瓷粉料，按摩尔比Ti∶Al∶C为3∶1∶2或2∶1.5∶1，添加有机结合剂、塑性剂和润滑剂，通过炼泥，陈腐，挤出成型，干燥，在气氛炉内常压烧结而成；以升温速率2～5℃/min，在600～650℃保温2～6小时，在烧结温度1400～1500℃烧结时间0.5～3小时，从而制备出导电钛铝碳蜂窝陶瓷；(e)选择陶瓷体上需要切割的部位；(f)将所述的切割的部位涂附无挥发性的不易燃的非透明吸附层；(g)沿所述的切割部位移动激光束进行切割。

作为本发明进一步的方案：所述步骤1)配制Zn离子的柠檬酸水溶液包括以下步骤：(a)根据ZnTiNb2O8微波陶瓷物相的化学计量比，调整ZnO/TiO2/Nb2O5摩尔配比为1+x/1/1，其中x为：0<x。