專利名稱：一種含氧化鋁微晶玻璃粉體制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微晶玻璃粉體制備方法，具體地說是一種含氧化鋁的微 晶玻璃粉體制備方法。
背景技術：
微晶玻璃具有機械強度高，絕緣性能優(yōu)良，介電損耗少，介電常數(shù)穩(wěn)定， 熱膨脹系數(shù)可在很大范圍調節(jié)，耐化學腐蝕，耐磨，熱穩(wěn)定性好，使用溫度高 等特點。具有超低膨脹的微晶玻璃可用于制備炊具、高溫電光源玻璃、高溫觀
察窗、化學管道等。還可用于制備大型天文望遠鏡的反射鏡、激光陀螺儀等。 目前商業(yè)上生產微晶玻璃主要是通過玻璃熔融后再熱處理結晶的方法。在熔融 玻璃時需要加入助燒劑，以降低熔融溫度，但是助燒劑的加入就會使生產出的
微晶玻璃熱膨脹系數(shù)增大。而且含氧化鋁微晶玻璃的熔融溫度一般都在1400 'C以上。
利用溶膠一凝膠技術制備微晶玻璃具有制品的均一性好，化學成分可以 有選擇的摻雜，制品的純度高，燒結溫度比傳統(tǒng)的固相反應法低等優(yōu)點得到 廣泛關注。但是在使用兩種以上醇鹽制備多組分的凝膠時，這種方法存在問 題需要引起注意，①不同醇鹽的水解速度不同，如果不加控制就容易造成成 分不均勻、燒結溫度升高等問題，而且容易出現(xiàn)其它雜質晶相，消除這些其 它晶相需要額外的熱處理，這就使制備工藝變得復雜。解決這個問題的方法 主要有對金屬醇鹽螯和一些配位體使其發(fā)生化學改性、合成多組元醇鹽和部 分醇鹽預水解等方法，但是這些方法往往使制備工藝變得復雜而且費時。② 金屬醇鹽價格相對昂貴。③在使用金屬醇鹽制備微晶玻璃的過程中， 一般都 使用乙醇等有機溶劑，使制備成本升高且不利于環(huán)境保護。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種組成 簡單，生產成本低，不使用乙醇等有機溶劑的含氧化鋁的微晶玻璃粉體制備 方法。
本發(fā)明解決上述技術問題采用的技術方案如下 一種含氧化鋁微晶玻璃粉體的制備方法，其特征在于該方法包括下列步驟
(1) 、將硝酸鋁或氯化鋁制成水溶液，將硝酸鋁或氯化鋁水溶液加熱至
60 8(TC時，向溶液中滴加氨水至粘稠，反應生成勃姆石溶膠，將生成的勃 姆石溶膠與硅溶膠或與金屬無機鹽或與金屬無機鹽及硅溶膠混合，持續(xù)攪拌 至均勻；
(2) 、將生成的溶膠混合物在IO(TC烘干，得到含氧化鋁和其它無機鹽 的先驅體；
(3) 、將所制備的含氧化鋁及其它無機鹽的先驅體放置在箱式爐中，控 制燒結溫度在1000 130(TC的條件下保溫1 2小時，得到含有不同晶相的 微晶玻璃粉體。
本發(fā)明所說的金屬無機鹽包括鋰、鎂、鋇、鈣和鉀等金屬的硝酸鹽和鋰、 鎂、鋇、鈣和鉀等金屬的氯化物，所說的硅溶膠的pH值為3 4。步驟(3) 生成的微晶玻璃粉體所含晶相為鋰霞石、鋰輝石、堇青石、鋇長石、偏鋁酸 鋰、鈣鋁方柱石和a-硅灰石、莫來石、鎂鋁尖晶石、白榴石等。
本發(fā)明將勃姆石溶膠與硅溶膠或與硅溶膠及金屬無機鹽混合或與金屬無 機鹽直接混合，得到含氧化鋁微晶玻璃的先驅體，熱處理得到含氧化鋁的微 晶玻璃粉體，其顆粒粒度在50 200um之間。對照現(xiàn)有技術，本發(fā)明微晶玻 璃粉體工藝相對簡單，生產成本低，制備過程不使用有機溶劑，可廣泛地應 用于含氧化鋁微晶玻璃粉體制備。特別克服了現(xiàn)有溶膠凝膠方法制備含氧化 鋁微晶玻璃粉體的缺點，具有較為廣泛的應用前景。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發(fā)明進一步說明。
實施例1:
(1)將硝酸鋁或氯化鋁制成水溶液，將上述溶液加熱至60 8(TC時， 向溶液中滴加氨水至粘稠，反應生成勃姆石溶膠，將生成的勃姆石溶膠與硅 溶膠混合，硅溶膠的pH值為3 4，混合均勻后，將硝酸鋰的水溶液加入到 勃姆石溶膠與硅溶膠混合物中，其中鋰鋁硅三種元素的原子比為1: 1: l或 1: 1: 2，持續(xù)攪拌至均勻，(2)將生成的溶膠混合物在IO(TC烘干，得到含 氧化鋁和二氧化硅及鋰離子的先驅體，(3)將所制備的含氧化鋁和二氧化硅及其它無機鹽的先驅體放置在箱式爐中，控制燒結溫度在100(TC的條件下保
溫1小時。經XRD分析證明，鋰鋁硅三種元素原子比l: 1: 1的先驅體粉 生成含有鋰霞石晶相的微晶玻璃粉體，鋰鋁硅三種元素原子比h 1: 2的先 驅體粉生成含有鋰輝石晶相的微晶玻璃粉體。本發(fā)明微晶玻璃粉體工藝相對 簡單，生產成本低，制備過程不使用有機溶劑。 實施例2:
(1)將硝酸鋁或氯化鋁制成水溶液，將上述溶液加熱至60 80'C時，
向溶液中滴加氨水至粘稠，反應生成勃姆石溶膠，將生成的勃姆石溶膠與硅
溶膠混合，硅溶膠的pH值為3 4，混合均勻后，其中鋁硅的原子比為3: 1， 持續(xù)攪拌至均勻，(2)將生成的溶膠混合物在IO(TC烘干，得到含氧化鋁和 二氧化硅的先驅體，(3)將所制備的含氧化鋁和二氧化硅的先驅體放置在箱 式爐中，控制燒結溫度在1300"C的條件下保溫2小時。經XRD分析證明， 生成粉體的晶相為莫來石。 實施例3:
本實施例與實施例1不同的是，(1)步驟為將硝酸鋁或氯化鋁制成水
溶液，將上述溶液加熱至60 80'C時，向溶液中滴加氨水至粘稠，反應生成 勃姆石溶膠，將生成的勃姆石溶膠與硅溶膠混合，硅溶膠的pH值為3 4， 混合均勻后，將硝酸鎂的水溶液加入到勃姆石溶膠與硅溶膠混合物中，持續(xù) 攪拌至均勻。其他步驟和工藝條件與實施例1相同?？刂茻Y溫度在1300°C 的條件下保溫2小時，經XRD分析證明，生成粉體的晶相為堇青石。 實施例4:
本實施例與實施例1不同的是，(1)步驟為將硝酸鋁或氯化鋁制成水 溶液，將上述溶液加熱至60 80'C時，向溶液中滴加氨水至粘稠，反應生成 勃姆石溶膠，將生成的勃姆石溶膠與硅溶膠混合，硅溶膠的pH值為3 4， 混合均勻后，將硝酸鈣的水溶液加入到勃姆石溶膠與硅溶膠混合物中，持續(xù) 攪拌至均勻。其他步驟和工藝條件與實施例1相同。控制燒結溫度在IIO(TC 的條件下保溫2小時，經XRD分析證明，生成含有鈣鋁方柱石和a-硅灰石
晶相的粉體。 實施例5:本實施例與實施例l不同的是，(1)步驟為將硝酸鋁或氯化鋁制成水 溶液，將上述溶液加熱至60 80'C時，向溶液中滴加氨水至粘稠，反應生成 勃姆石溶膠，將生成的勃姆石溶膠與硅溶膠混合，硅溶膠的pH值為3 4， 混合均勻后，將硝酸鋇的水溶液加入到勃姆石溶膠與硅溶膠混合物中，持續(xù) 攪拌至均勻。其他步驟和工藝條件與實施例1相同?？刂茻Y溫度130(TC的 條件下保溫2小時，經XRD分析證明，生成含有鋇長石晶相的粉體。
實施例6:
本實施例與實施例1不同的是，(1)步驟為將硝酸鋁或氯化鋁制成水
溶液，將上述溶液加熱至60 8(TC時，向溶液中滴加氨水至粘稠，反應生成 勃姆石溶膠，將硝酸鎂的水溶液加入到勃姆石溶膠中，持續(xù)攪拌至均勻。其 他步驟和工藝條件與實施例1相同?？刂茻Y溫度在100(TC的條件下保溫2 小時，經XRD分析證明，生成含有鎂鋁尖晶石晶相的粉體。 實施例7:
本實施例與實施例l不同的是，(1)步驟為將硝酸鋁或氯化鋁制成水溶
液，將上述溶液加熱至60 8(TC時，向溶液中滴加氨水至粘稠，反應生成勃姆 石溶膠，將生成的勃姆石溶膠與硅溶膠混合，硅溶膠的pH值為3 4，混合均 勻后，將硝酸鉀的水溶液加入到勃姆石溶膠與硅溶膠混合物中K/Al/Si的化學
計量比l: 1: 2，持續(xù)攪拌至均勻。其他步驟和工藝條件與實施例l相同?？刂?br> 燒結溫度在100(TC的條件下保溫1小時，經XRD分析證明，生成含有白榴石晶 相的粉體。
實施例8:
本實施例與實施例1不同的是，(1)步驟為將硝酸鋁或氯化鋁制成水溶
液，將上述溶液加熱至60 8(TC時，向溶液中滴加氨水至粘稠，反應生成勃
姆石溶膠，將硝酸鋰的水溶液加入到勃姆石溶膠中Li/Al的化學計量比1: 1，
持續(xù)攪拌至均勻。其他步驟和工藝條件與實施例1相同?？刂茻Y溫度在1000 r的條件下保溫l小時，經XRD分析證明，生成含有偏鋁酸鋰晶相的粉體。
權利要求
1、一種含氧化鋁微晶玻璃粉體的制備方法，特征在于該方法包括下列步驟(1)將硝酸鋁或氯化鋁制成水溶液，將上述溶液加熱至60～80℃時，向溶液中滴加氨水至粘稠，反應生成勃姆石溶膠，將生成的勃姆石溶膠與硅溶膠或與硅溶膠及金屬無機鹽混合或與金屬無機鹽直接混合，持續(xù)攪拌至均勻；(2)將生成的溶膠混合物在100℃烘干，得到含氧化鋁及其它無機鹽的先驅體；(3)將所制備的含氧化鋁及其它無機鹽的先驅體放置在箱式爐中，控制燒結溫度在1000～1300℃的條件下保溫1～2小時，得到不同晶相的微晶玻璃粉體。
2、 根據(jù)權利要求1所述的含氧化鋁的微晶玻璃粉體的制備方法，其特征 在于金屬無機鹽包括鋰、鎂、鋇、鈣和鉀等金屬的硝酸鹽和鋰、鎂、鋇、,丐 和鉀等金屬的氯化物。
3、 根據(jù)權利要求1所述的含氧化鋁的微晶玻璃粉體的制備方法，其特征 在于硅溶膠的pH值為3 4。
4、根據(jù)權利要求1所述的含氧化鋁的微晶玻璃粉體的制備方法，其特征在 于得到的微晶玻璃粉體所含晶相為鋰霞石、鋰輝石、堇青石、鋇長石、偏鋁 酸鋰、鈣鋁方柱石和a-硅灰石、莫來石、鎂鋁尖晶石、白榴石。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含氧化鋁的微晶玻璃粉體制備方法，該方法包括下列步驟(1)以鋁的無機鹽為原料制備勃姆石溶膠，將生成的勃姆石溶膠與硅溶膠或與硅溶膠及金屬無機鹽混合或與金屬無機鹽直接混合；(2)將混合物在100℃烘干得到含氧化鋁微晶玻璃的先驅體；(3)在1000～1300℃熱處理后得到含氧化鋁的微晶玻璃粉體。本發(fā)明含氧化鋁的微晶玻璃組成簡單，生產成本低，產品純度高，不使用有機溶劑，可用于含氧化鋁的微晶玻璃粉體的制備。
文檔編號C03C12/00GK101565275SQ20091001578
公開日2009年10月28日 申請日期2009年6月5日 優(yōu)先權日2009年6月5日
發(fā)明者龍 夏, 亮 宋, 溫廣武, 王鑫宇, 覃春林 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(威海)