[發明專利]一種具有擇優取向的多晶釔鋁石榴石透明陶瓷的制備方法

有效

• 申請號: 201110327486.6
• 申請日: 2011-10-25
• 公開（公告）號: CN102503399A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 劉婷婷
• 申請（專利權）人: 上海亞明燈泡廠有限公司
• 主分類號: C04B35/44
• 分類號: C04B35/44;C04B35/622
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 許亦琳;余明偉

技術領域

本發明屬于透明陶瓷領域，具體涉及一種具有擇優取向的多晶釔鋁石榴石透明陶瓷及其制備方法。

背景技術

多晶釔鋁石榴石透明陶瓷無論是作為結構材料還是作為功能材料，它都以其優良的物理及光學性能而被廣泛的應用。由于多晶釔鋁石榴石透明陶瓷具有蠕變小，高溫抗氧化，熱導率低等優點，可用于絕緣和耐火材料等領域。除此，由于多晶釔鋁石榴石透明陶瓷優異的光學性能，還可作為透明窗口，激光基質晶體、陶瓷金鹵燈泡殼等材料。

然而，多晶釔鋁石榴石透明陶瓷的透光性能主要取決于氣孔含量，雜質及晶界情況，材料本身的表面粗糙度等情況。基于當前的技術發展，氣孔及雜質情況已成為可控因素，因此晶界的情況成為阻礙透明陶瓷透過率提高的主要因素。現有技術通常通過制備晶粒尺寸小于1μm的方法來減弱入射光的折射現象，該方法在一定范圍內提高了多晶釔鋁石榴石透明陶瓷的透過率。但是基于現有技術，無法制備出晶粒尺寸完全小于可見光波長的樣品，因此，無法大幅度在可見光波長范圍內提高多晶釔鋁石榴石透明陶瓷的透過率。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種具有擇優取向的多晶釔鋁石榴石透明陶瓷，使晶體中的晶界為小角度晶界，從而減弱入射光在晶界處的散射折射現象，以大幅度提高多晶釔鋁石榴石透明陶瓷的透過率。本發明同時公開了上述多晶釔鋁石榴石透明陶瓷的制備方法，采用納米Al₂O₃和Y₂O₃為原料，通過固相反應法合成釔鋁石榴石粉體，經球磨將分散性良好的漿料體系置于強磁場中成型，因微小顆粒表面帶有電荷，發生定向移動，最終得到具有擇優取向分布的多晶釔鋁石榴石透明陶瓷素坯；制備好的素坯經過優化的燒結工藝，最終得到具有擇優取向的多晶釔鋁石榴石透明陶瓷。

本發明的具體技術方案如下：

一種具有擇優取向的多晶釔鋁石榴石透明陶瓷Y₃Al₅O₁₂的制備方法，包括如下步驟：

a)按照Y₃Al₅O₁₂中Y和Al元素的化學計量比準確稱量原料：Al₂O₃納米粉體和Y₂O₃納米粉體。

b)將稱量的Al₂O₃納米粉體和Y₂O₃納米粉體混合后，加入分散介質和分散劑，球磨后烘干，高溫煅燒合成釔鋁石榴石粉體。

c)將步驟b)所得的釔鋁石榴石粉體中加入分散介質、分散劑和燒結助劑，并調節pH值，球磨后制得分散漿料。

d)將獲得的分散漿料注入置于強磁場中的石膏模具中吸附成型，形成具有擇優取向的素坯；

e)取出素坯干燥后，再在800-1300℃下煅燒，除去分散劑及其他有機物；

f)煅燒后的素坯在1700-1850℃下真空燒結，獲得所述具有擇優取向的多晶釔鋁石榴石透明陶瓷。

較佳的，步驟b)中，所述分散介質為無水乙醇；所述分散劑為聚丙烯酸銨。

較佳的，步驟b)中，加入分散介質后的原料粉體的固含量為45～75wt％；固含量即粉體占漿料總重量的百分比；分散劑的加入量為原料粉體總重量的100-1000ppm；步驟b)中的球磨的時間，如為10～50小時。

較佳的，步驟b)中，所述煅燒的溫度為1000～1300℃。

較佳的，步驟c)中，所述分散介質為水；所述分散劑為聚丙烯酸銨；所述燒結助劑為正硅酸乙酯。

較佳的，步驟c)中，加入分散介質后的釔鋁石榴石粉體的固含量為45～75wt％；分散劑的加入量為釔鋁石榴石粉體重量的100-1000ppm；燒結助劑的加入量為釔鋁石榴石粉體重量的0.01-0.5wt％。

較佳的，步驟c)中，分散漿料的pH值范圍為9-11。調節分散漿料的pH值的調節劑選自鹽酸和氫氧化鈉。步驟c)中的球磨的時間，如為10～50小時。

較佳的，步驟d)中，強磁場中所加的磁場強度＞1T；優選的，強磁場中所加的磁場強度為10-30T。

較佳的，步驟d)中，所述成型方法為注漿成型，為壓力注漿中的一種。

較佳的，步驟e)中，煅燒的時間為2～5小時。

較佳的，步驟f)中，燒結的時間為4～10小時。