[發明專利]一種氧化鋁基微晶陶瓷顆粒及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010218963.4
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111320465B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 張立;焦秀玲;陳代榮;劉洋
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C04B35/111
• 分類號: C04B35/111;C04B35/622;C04B35/624;C04B35/63;B24D3/06;B24D3/28
• 代理公司: 濟南千慧專利事務所(普通合伙企業) 37232
• 代理人: 趙長林

1.一種氧化鋁基微晶陶瓷顆粒，其特征在于：包括若干氧化鋁微晶粒，還包括若干晶粒間相，相鄰的氧化鋁微晶粒之間通過所述晶粒間相的過渡連接使得氧化鋁基微晶陶瓷顆粒形成類單晶結構，所述氧化鋁基微晶陶瓷顆粒中不存在任何非晶物質；

所述晶粒間相為氧化鎂，按重量百分比計，所述氧化鋁微晶粒的含量為94.0~99.5wt%，所述氧化鎂的含量為0.5~6wt%；

所述晶粒間相還包括氧化鋯和/或氧化鐵，所述氧化鋯的含量不超過5ppm，所述氧化鐵的含量為0.5~3wt%；

所述氧化鋁基微晶陶瓷顆粒由如下制備方法制得：

1)按質量份數計，將10~30份工業級擬薄水鋁石粉體分散于去離子水中配制成懸浮液，向上述懸浮液中加入晶種漿液，晶種加入量占產品質量的0.1~10.0wt%，同時調節pH后形成第一懸浮液；

2)繼續調節第一懸浮液的pH值后得到第一凝膠；在第一凝膠中加入金屬鹽溶液后攪拌得到第一混合凝膠；以金屬氧化物計，金屬鹽加入量占最終產品質量的0.01~10wt%；

3)第一混合凝膠干燥后，將干凝膠粉碎篩分到合適的粒度，將粉碎后的凝膠顆粒燒結得到氧化鋁基微晶陶瓷顆粒；

所述晶種為阿爾法氧化鋁晶種，其中，阿爾法氧化鋁晶種制備方法如下：

1)將10~30份工業級擬薄水鋁石粉體分散于去離子水中配制成懸浮液，同時調節pH值形成第二懸浮液；

2)調節第二懸浮液的pH值得到第二凝膠；

3)第二凝膠干燥后，將粉碎后的凝膠顆粒煅燒；

4)煅燒后的晶種粉體加入去離子水配成懸浮液，再進行分散和/或研磨得到晶種漿液；

所述晶種漿液的粒度分布D50≤5μm，所述阿爾法氧化鋁晶種中氧化鋁的含量≥99.0wt%。

2.根據權利要求1所述的一種氧化鋁基微晶陶瓷顆粒，其特征在于：所述晶粒間相為能與氧化鋁形成尖晶石物相的其他氧化物，所述晶粒間相以晶粒和/或結晶薄層的形式分布于晶界處以及相鄰氧化鋁微晶粒之間的空隙中。

3.一種具備高硬度及高單顆粒抗壓強度的氧化鋁基微晶陶瓷顆粒，其特征在于：按重量百分比計，包括94.0~99.5wt%的氧化鋁以及0.5~6wt%的能與氧化鋁形成尖晶石物相的其他氧化物；在所述其他氧化物的作用下，所述氧化鋁基微晶陶瓷顆粒形成類單晶結構，所述氧化鋁基微晶陶瓷顆粒中不存在任何非晶物質；

所述氧化鋁基微晶陶瓷顆粒由如下制備方法制得：

1)按質量份數計，將10~30份工業級擬薄水鋁石粉體分散于去離子水中配制成懸浮液，向上述懸浮液中加入晶種漿液，晶種加入量占產品質量的0.1~10.0wt%，同時調節pH后形成第一懸浮液；

2)繼續調節第一懸浮液的pH值后得到第一凝膠；在第一凝膠中加入金屬鹽溶液后攪拌得到第一混合凝膠；以金屬氧化物計，金屬鹽加入量占最終產品質量的0.01~10wt%，金屬鹽包含鈷、鎂、鉻、鋅、錳可溶性鹽的一種或多種；

3)第一混合凝膠干燥后，將干凝膠粉碎篩分到合適的粒度，將粉碎后的凝膠顆粒燒結得到氧化鋁基微晶陶瓷顆粒；

所述晶種為阿爾法氧化鋁晶種，其中，阿爾法氧化鋁晶種制備方法如下：

1)將10~30份工業級擬薄水鋁石粉體分散于去離子水中配制成懸浮液，同時調節pH值形成第二懸浮液；

2)調節第二懸浮液的pH值得到第二凝膠；

3)第二凝膠干燥后，將粉碎后的凝膠顆粒煅燒；

4)煅燒后的晶種粉體加入去離子水配成懸浮液，再進行分散和/或研磨得到晶種漿液；

所述晶種漿液的粒度分布D50≤5μm，所述阿爾法氧化鋁晶種中氧化鋁的含量≥99.0wt%。

4.一種根據權利要求1-3任一項所述氧化鋁基微晶陶瓷顆粒作為超硬磨料的應用。

5.根據權利要求4所述的一種氧化鋁基微晶陶瓷顆粒作為超硬磨料的應用，其特征在于：包括所述氧化鋁基微晶陶瓷顆粒在陶瓷結合劑超硬磨具中作為輔助磨料及主磨料的應用、所述氧化鋁基微晶陶瓷顆粒在樹脂結合劑超硬磨具中作為輔助磨料及主磨料的應用以及所述氧化鋁基微晶陶瓷顆粒在金屬結合劑超硬磨具中作為輔助磨料及主磨料的應用。