[发明专利]一种直接水注成型制备高透光性AlON透明陶瓷的方法

说明书

本发明涉及一种直接水注成型制备高透光性AlON透明陶瓷的方法，涉及透明陶瓷材料制备领域。一种直接水注成型制备高透光性AlON透明陶瓷的方法，是将纯相AlON粉体和烧结助剂混合后所得原料混合粉体分散于溶有分散剂的去离子水中，得料浆；将料浆通过注浆成型的方法制备坯体，再采用无压烧结方法制备AlON透明陶瓷，其中，所述原料混合粉体的粒径范围为0.5～8μm，1μm的颗粒体积含量85％，1.5μm的颗粒体积含量70％。利用本发明所述方法料浆制备过程用去离子水作为介质，成本低、安全、环保；AlON粉体无需抗水化处理，有效避免了其它杂质的引入。

技术领域

本发明涉及一种直接水注成型制备高透光性AlON透明陶瓷的方法，涉及透明陶瓷材料制备领域。

背景技术

尖晶石型氮氧化铝(AlON)是A1₂O₃-AlN体系中的一个重要的单相、稳定的固溶体，它不仅具有优良的物理和力学性能，而且在0.2～6.0μm波长范围内具有良好的光学透过性能，特别是其光学各向同性的优点，使AlON透明陶瓷在军民领域都具有巨大的应用潜力。

成型是制备AlON透明陶瓷的关键步骤之一。目前，制备AlON透明陶瓷一般采用干法成型，存在坯体致密度低、强度低、形状较简单、尺寸不易放大等若干问题。此外，其中的单向或双向加压方法所制备的坯体还存在均匀性差的问题。

湿法成型是另一类制备陶瓷坯体的方法。与干法成型比，湿法成型更易获得具有较高致密度、均匀性更好的坯体，也可以制备具有一定复杂几何形状的坯体，且样品尺寸易于放大。在湿法成型工艺中，注浆成型工艺简单，操作方便，生产成本低，是目前应用范围最广泛的湿法成型工艺，其中以水为介质的水注成型，不仅绿色环保，而且成本低，具有更广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直接水注成型制备高透光性AlON透明陶瓷的方法。本发明所述方法具体为以纯相、粗颗粒的AlON粉体为原料，添加氧化钇、氧化镧、碳酸钙、碳酸钡中的一种或几种作为烧结助剂，采用Darvan C-N作为分散剂，在去离子水中制备低粘度、性能稳定的水基料浆，再采用石膏模具进行注浆成型，然后利用无压烧结方法制备AlON透明陶瓷。

一种直接水注成型制备高透光性AlON透明陶瓷的方法，所述方法为：将纯相AlON粉体和烧结助剂混合后所得原料混合粉体分散于溶有分散剂的去离子水中，得料浆；将料浆通过注浆成型的方法制备坯体，再采用无压烧结方法制备AlON透明陶瓷，

其中，所述原料混合粉体的粒径范围为0.5～8μm，且1μm的颗粒体积含量85％，1.5μm的颗粒体积含量70％。

本发明所述高透光性AlON透明陶瓷制备方法中，所用原料混合粉体粒径分布范围为0.5～8μm；其中粗颗粒的比例高，原料混合粉体中粒径1μm粗颗粒含量85％，且1.5μm的颗粒体积含量70％。

进一步地，优选原料混合粉体中粒径1μm粗颗粒含量90％，1.5μm的颗粒体积含量72％。

上述技术方案中，优选所述分散剂为商品名称为Darvan C-N的分散剂，其添加量为原料混合粉体质量的0.2～1.0％。

上述技术方案中，优选所述去离子水的用量为原料混合粉体质量的1～10倍。

上述技术方案中，优选所述浇注成型为：将料浆置于真空干燥箱中，在-0.08～0.1MPa下消泡处理10～30min；将所得经消泡处理后的料浆注入石膏模具，固化成型后，再脱模、干燥，得到AlON陶瓷坯体。

上述技术方案中，优选所述无压烧结方法为：将注浆成型所得坯体置于碳炉中，在1850～1900℃保温1.5～8h，制得AlON透明陶瓷。

上述技术方案中，优选所述烧结助剂为氧化钇、氧化镧、碳酸钙、碳酸钡中的一种或几种，添加量为原料混合粉体质量的0.08～0.5％。