[發(fā)明專利]一種α相微孔氧化鋁陶瓷的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710224817.0
• 申請日: 2017-04-07
• 公開（公告）號: CN106866168B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設計）人: 劉波波;張偉;楊曉青
• 申請（專利權）人: 西安明科微電子材料有限公司
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00;C04B35/10;C04B35/622;C04B35/645;B01D39/20;B01J20/08;B01J20/30
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

一種α相微孔氧化鋁陶瓷的制備方法，氧化鋁80～100％,氮化硼粉0～20％，混合均勻。將混合粉料裝入石墨坩堝內。將裝有粉料的石墨坩堝裝入中頻感應燒結爐中，在坩堝頂部蓋上石墨紙蓋和石墨氈。爐內抽真空至爐內壓力小于10³Pa，充入氬氣至爐內壓力大于4×10³Pa。將石墨坩堝加熱1900?2100℃，石墨紙?zhí)幍臏囟葹?700?1900℃，抽氣至氣壓在1×10³～2×10³Pa，保溫0.5～4h，使BN摻雜的氧化鋁粉料在坩堝頂部石墨紙蓋上通過固?氣?固機理進行形核生長。后再將氣壓充至0.6×10⁵～1×10⁵Pa，隨爐冷卻至室溫，打開爐蓋，會在石墨紙蓋上得到α相微孔氧化鋁陶瓷材料。本發(fā)明的微孔Al₂O₃陶瓷材料可以作為過濾器應用于尾氣處理，污水處理等環(huán)保領域。

技術領域

本發(fā)明屬于微孔陶瓷技術領域，特別涉及一種α相微孔氧化鋁陶瓷的制備方法。

背景技術

氧化鋁微孔陶瓷在微孔陶瓷中非常具有吸引力,它具有密度低、熱膨脹系數小、強度高、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化和使用壽命長等優(yōu)點,在冶金、化工、環(huán)保和能源等領域有廣闊的應用前景。目前，氧化鋁微孔陶瓷的制備存在燒結溫度相對較高、孔隙度較低、孔隙形狀不易控制和比表面積小等問題。開發(fā)新的制備工藝以滿足高孔隙度、高強度、孔徑均勻且可控、性能穩(wěn)定的氧化鋁微孔陶瓷并拓寬其應用領域有十分重要的意義。本工藝制備的氧化鋁陶瓷不僅具有較高的開孔孔隙率及較低的體積密度，使其表現(xiàn)出更高的過濾、吸附能力，而且具有較高的機械強度，使其力學性能顯著提高。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種α相微孔氧化鋁陶瓷的制備方法，以解決現(xiàn)有技術中氧化鋁微孔陶瓷的制備存在燒結溫度相對較高、孔隙度較低、孔隙形狀不易控制和比表面積小的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種α相微孔氧化鋁陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

1)取質量分數大于等于80％且小于100％的氧化鋁和質量分數大于0％且小于等于20％的氮化硼粉，用行星式球磨機將氧化鋁和氮化硼球磨2小時混合均勻，氧化鋁和氮化硼的組份總和為100％；

2)將混合粉料裝入石墨坩堝內；

3)將裝有混合粉料的石墨坩堝裝入中頻感應燒結爐，在坩堝頂部依次蓋上石墨紙蓋和石墨氈；

4)蓋上中頻感應燒結爐的爐蓋，并對爐內抽真空處理，接著充入氬氣至爐內；

5)將石墨坩堝加熱至1700℃-2000℃，抽氣至氣壓在1×103Pa～2×103Pa，保溫0.5h～4h，使BN摻雜的氧化鋁粉料在石墨坩堝頂部石墨紙蓋上通過固-氣-固機理和氧化鋁生長螺旋位錯機理進行形核生長；

6)將中頻感應燒結爐內氣壓充至0.6×105Pa～1×105Pa，隨爐冷卻至室溫，打開中頻感應燒結爐的爐蓋，在石墨紙蓋上得到α相微孔氧化鋁陶瓷。

進一步的，在氧化鋁和氮化硼的混合蒸氣凝結過程中，氮化硼在晶體中形成排列規(guī)律的顆粒，當氧化鋁生長臺階接近顆粒時，生長臺階正前方總的吸附原子數量減少，導致正對著顆粒的生長臺階生長速率降低，而遠離顆粒的生長臺階由于其正前方吸附有原子的有效面積沒有變化而保持平直推進；生長臺階會從顆粒兩側繞過，而形成了以顆粒為中心向內縮小的生長臺階環(huán)，形成微孔。

進一步的，混合粉料在石墨坩堝內的添料高度小于坩堝深度的2/3。

進一步的，步驟四中頻感應燒結爐抽真空處理至爐內壓力小于103Pa，充入氬氣至爐內壓力大于4×103Pa。

進一步的，當石墨坩堝加熱至1700℃-2000℃時，石墨紙蓋處的溫度為1700℃-1900℃。