[發明專利]一種用于鎂鋁尖晶石燒結的添加劑及使用方法

有效

• 申請號: 201610100086.4
• 申請日: 2016-02-24
• 公開（公告）號: CN105777099B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 呂曉軍;劉建華;李劼;胡凌云;賴延清
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C04B35/443
• 分類號: C04B35/443;C04B35/64
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 袁靖

本發明涉及一種用于鎂鋁尖晶石燒結的添加劑及使用方法。該添加劑的主要成分是鈧鹽、氨水和水。其使用方法如下：(1)將鈧鹽溶于水中；(2)將鎂鋁尖晶石粉末加入到上述溶液中；(3)添加氨水調節上述水基漿料的pH為9?11；(4)然后在烘箱(120℃)中干燥至少24h，然后在600?800℃溫度下煅燒1?6h；(5)將煅燒粉末壓制成型后，燒結溫度控制在1400?1600℃，燒結時間為1?6h。采用本發明用于鎂鋁尖晶石燒結的添加劑能夠降低燒結溫度、縮短燒結時間、提高燒結致密度和有利于形成均勻的微觀結構。

技術領域

本發明屬于粉末冶金技術領域，具體涉及一種用于鎂鋁尖晶石燒結的添加劑及使用方法。

背景技術

鎂鋁尖晶石具有一些優良的性質，例如，高熔點(2135℃)，高機械強度，良好的耐化學腐蝕性能，良好的抗熱震性，良好的電絕緣性，較高的相對密度(3.58g·cm^-3)。鎂鋁尖晶石被廣泛用于冶金、電化學、化學等領域。然而，鎂鋁尖晶石的燒結溫度很高(>1900℃)，嚴重制約了它的應用。另外，國內對制備高性能(高導熱及高強度等)鎂鋁尖晶石技術未能形成成熟的制備工藝，尤其是對鎂鋁尖晶石的微觀結構控制工藝還不夠成熟。

目前，通過添加Y₂O₃、Nd₂O₃和Ce₂O₃等稀土氧化物做燒結助劑，可有效降低鎂鋁尖晶石燒結溫度，在較低溫度下完成燒結及致密化過程。燒結助劑的選擇及均勻分布均會對性能產生重要影響。稀土陽離子半徑與主晶格離子半徑的差異直接影響到燒結的進行，相比于其他稀土離子，Sc³⁺與Al³⁺的半徑差異最小，添加Sc₂O₃作為燒結助劑會更有利于降低鎂鋁尖晶石的燒結溫度。之前，添加燒結助劑的方式主要釆用的是直接添加氧化物，但釆用以氧化物的形式直接添加燒結助劑，容易導致氧化物粉末在鎂鋁尖晶石粉體中混合不均勻，進而導致在各個微觀區域形成不均勻的相。即部分區域過量，燒結后呈過燒狀態，鎂鋁尖晶石晶粒過度長大；而同時又有部分區域燒結助劑缺失，燒結后呈欠燒狀態，鎂鋁尖晶石晶粒未生長或發育不完全。另外，燒結助劑成分偏離了設計的低共溶成分，導致生成第二相分布不均勻，形成多種第二相，大幅度降低熱導率。因此，只有燒結助劑均勻分布于鎂鋁尖晶石粉體中，才能促進各個微觀區域燒結同步進行，有利于獲得微觀結構均勻的鎂鋁尖晶石。

所以，為滿足高強度的使用要求及脫離對國外高性能產品的依賴，研究鎂鋁尖晶石低溫燒結技術，提升鎂鋁尖晶石制品的性能是鎂鋁尖晶石生產的需求。為此，開展研究鎂鋁尖晶石低溫燒結制備技術，可有效地降低能源損耗，提高鎂鋁尖晶石的品質，提高相關產品的市場競爭力。

發明內容

本發明的目的旨在克服現有技術中的不足，提供一種用于鎂鋁尖晶石燒結的添加劑及使用方法。采用本發明的添加劑及其使用方法，可制備微觀結構均一、致密度高的鎂鋁尖晶石，且燒結溫度低，降低能耗。根據該方法來改善鎂鋁尖晶石的微觀結構和燒結性能，提高鎂鋁尖晶石陶瓷材料的抗彎曲強度，可以廣泛應用于有色金屬冶煉行業、鋼鐵行業和石化行業中。

本發明的目的是通過以下方式實現的。

一種用于鎂鋁尖晶石燒結的添加劑，由以下組分配制而成：鈧鹽、氨水和水。

所述水為去離子水。

所述鈧鹽的添加量按氧化鈧計算為1-6wt.％，氧化鈧與鎂鋁尖晶石粉末的添加百分比總和為100％。

所述的添加劑鈧鹽形狀為粉體，純度大于99.2％，粒度百分之百通過200目篩網，完全溶于水。

所述鈧鹽為氯化鈧、硝酸鈧和硫酸鈧中的一種以及一種以上的混合物。

添加氨水的量以將鈧鹽溶于水中，然后將鎂鋁尖晶石粉末加入到鈧鹽溶液中得到水基漿料；調節所得水基漿料的pH為9-11為準。