[發明專利]鈦酸鋁燒結體的制備工藝

無效

• 申請號: 201210530278.0
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN102976749A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 李大偉;趙艷艷
• 申請（專利權）人: 青島海諾水務科技股份有限公司
• 主分類號: C04B35/478
• 分類號: C04B35/478;C04B35/622
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生

技術領域

本發明涉及一種低熱膨脹、耐高溫的鈦酸鋁（Al₂TiO₅）材料的制備方法，屬于材料合成與加工陶瓷領域。

背景技術

鈦酸鋁材料是集低膨脹系數和高熔點為一體的新型材料，是目前低膨脹材料中耐高溫性能最好的一種，此外，它還有導熱系數低、抗渣、耐蝕、耐堿和對多種金屬及玻璃的不浸潤性，可以廣泛應用于抗熱震、耐高溫、耐磨損、抗腐蝕、抗堿等條件要求苛刻的環境，特別是要求高抗熱震的場合。

世界專利WO2005/018776號公開了一種通過添加1～10質量分數的堿性長石、含Mg尖晶石型結構的氧化物、或MgO或通過燒結轉化MgO的含Mg化合物的原料混合物進行燒結而形成的鈦酸鋁燒結體。

日本專利2005-519834號公開了通過調整在TiO₂源粉末及Al₂O₃源粉末中添加劑的種類、組成及添加量，獲得在維持原有耐熱性和低膨脹系數優點的同時，其熱分解、低機械強度的問題得到改良的鈦酸鋁技術。

以上專利都是通過不同方法改進鈦酸鋁本身熱分解和機械強度低的性能，但是卻存在如下不足：

（1）只是單一方面的改進措施，效果并不明顯。

（2）選擇添加劑方面，添加劑比較單一且不是最優添加劑，添加劑過于復雜，這樣勢必會影響鈦酸鋁的低膨脹性。

（3）添加劑比例沒有很好的控制在不影響鈦酸鋁優異性能的范圍之內。

發明內容

本發明針對現有技術的上述不足，提出一種鈦酸鋁的制備方法，包括在保持合適的TiO₂源粉末及Al₂O₃源粉末粒徑的同時，加入摩爾分數適量的Fe₂O₃和SiO₂作為添加劑。Fe₂O₃可以顯著抑制鈦酸鋁的熱分解，提高鈦酸鋁的穩定性。這是由于加入Fe³⁺形成的Fe₂TiO₅和Al₂TiO₅同屬假板鈦礦化合物，可以形成連續固溶體Al_2(1-x)Fe_2xTiO₅，能夠較好地抑制鈦酸鋁的熱分解。并且不影響鈦酸鋁的熱膨脹性。添加SiO₂不僅能提高鈦酸鋁的穩定性抑制鈦酸鋁的熱分解，而且能夠提高其機械強度，但加入量過高，就會與鈦酸鋁分解，產生的Al₂O₃形成莫來石而使熱膨脹系數增大，因而要保持一定的比例范圍。特別的，采用兩者復合能夠起到更好的效果，因而能夠更好的減少裂紋、提高鈦酸鋁的強度并且能夠很好的抑制鈦酸鋁的熱分解。得到的鈦酸鋁適宜用作陶瓷材料。

本發明提供一種由TiO₂粉末和Al₂O₃粉末外加一定量氧化物添加劑（Fe₂O₃、SiO₂、MgO等）合成的鈦酸鋁材料。

本發明的鈦酸鋁以TiO₂粉末和Al₂O₃粉末為主要原料，氧化物添加劑為輔助原料用于改善鈦酸鋁的高溫性能，如抑制其熱分解、減少裂紋提高強度等；在保證其較低的熱膨脹系數的前提下機械強度得到相應提高。

本發明的鈦酸鋁材料通過以下步驟制備：

（1）備好TiO₂和Al₂O₃以其氧化物添加劑（Fe₂O₃、SiO₂）粉末，其中：所述TiO₂原料是化學純級，Al₂O₃原料是工業純級，各原料組分的摩爾比為：

TiO₂：43.5－44.5：

Al₂O₃：43.5－44.5：

Fe₂O₃：4－6：

SiO₂：4－6；

而且TiO₂和Al₂O₃的摩爾比為1：1；