[發明專利]一種高韌性氧化鋁陶瓷的制備方法

在審

• 申請號: 202210297437.0
• 申請日: 2022-03-24
• 公開（公告）號: CN114478041A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 王宇東;劉曼麗;方映杰;馬正陽
• 申請（專利權）人: 湖南一眾電子陶瓷科技有限公司
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/10;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/628;C04B35/64
• 代理公司: 長沙大珂知識產權代理事務所(普通合伙) 43236
• 代理人: 王瓊琦

本發明涉及陶瓷材料領域，具體為一種高韌性氧化鋁陶瓷的制備方法，對碳纖維進行等離子處理，將經過等離子處理的碳纖維置于前驅體溶液中浸漬處理后濾出，升溫至1400?1450℃保溫焙燒2?3h，將氧化鋁、三氟化鑭、燒結助劑球磨混合均勻后再與改性碳纖維、粘結劑、硅烷偶聯劑混合混煉，采用粉末注射成型工藝得到陶瓷粗坯，將陶瓷粗坯脫脂后排膠，燒結，本發明所制備的氧化鋁陶瓷具有極高的強度及斷裂韌性，而且抗熱震性能優異。

技術領域

本發明涉及陶瓷材料領域，具體為一種高韌性氧化鋁陶瓷的制備方法。

背景技術

氧化鋁陶瓷由于其耐高溫、高硬度、耐磨損和耐腐蝕等金屬材料難以相比的優點，已廣泛應用于汽車發動機、航空航天、國防軍工、冶金、醫療、光學、機械電子、化工等領域。目前，氧化鋁陶瓷已成為材料科學領域最為活躍的研究領域之一。它是成本低、發展比較早、應用最廣的一種陶瓷材料。但它同大多數陶瓷材料一樣，存在著抗熱震性差和斷裂韌性低的缺點，限制了氧化鋁陶瓷在工程結構中的應用。

發明內容

發明目的：針對上述技術問題，本發明提出了一種高韌性氧化鋁陶瓷的制備方法。

所采用的技術方案如下：

一種高韌性氧化鋁陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

S1：對碳纖維進行等離子處理；

S2：將氧氯化鋯、硼酸、檸檬酸和葡萄糖加入水中并混合均勻，得到溶液A，將聚乙烯醇溶于水和乙醇組成的混合溶液中得到溶液B，邊攪拌邊將溶液B滴加到溶液A中，脫泡后得到前驅體溶液，將前驅體溶液升溫至70-80℃攪拌3-5h，將經過等離子處理的碳纖維置于前驅體溶液中浸漬處理30-40min后濾出；

S3：氬氣保護下，將碳纖維升溫至1400-1450℃保溫焙燒2-3h后，恢復室溫，得到改性碳纖維；

S4：將氧化鋁、三氟化鑭、燒結助劑球磨混合均勻后再與改性碳纖維、粘結劑、硅烷偶聯劑混合加入密煉機中150-170℃混煉2-3h，得到混合料，將其粉碎成粉末后，采用粉末注射成型工藝得到陶瓷粗坯，將陶瓷粗坯置于正庚烷溶劑中脫脂6-10h后升溫至700-800℃排膠2-3h，繼續升溫至1500-1600℃燒結1-3h后恢復室溫即可。

進一步地，對碳纖維進行等離子處理的方法如下：

將碳纖維放入等離子體處理裝置中，以空氣為處理氣體，在200-300W功率、30-50Pa下處理150-180s。

進一步地，等離子處理之前將所述碳纖維加入濃硝酸中煮沸清洗4-8h后濾出，水洗后烘干。

進一步地，氧氯化鋯、硼酸的質量比為1-1.5：1。

進一步地，S3中的升溫速度為5-8℃/min。

進一步地，三氟化鑭、改性碳纖維用量分別為氧化鋁質量的0.2-0.5％和5-10％。

進一步地，所述燒結助劑由滑石粉、碳酸鈣和氧化鎂組成。

進一步地，所述粘結劑由聚乙烯、微晶石蠟、硬脂酸和鄰苯二甲酸二丁酯組成。

進一步地，所述聚乙烯由高密度聚乙烯和線性低密度聚乙烯組成。

進一步地，粉末注射成型工藝的參數如下：

注射壓力為80-85MPa，注射速度70-80mm/s，注射溫度為170-180℃。

本發明的有益效果：