本發(fā)明涉及微晶氧化鋁陶瓷制備
技術領域：
，具體而言，涉及一種金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷及其制備方法與應用。
背景技術：
：目前的氧化鋁陶瓷球所用的原料為一般的ɑ-Al2O3，或含氧化鋁的其它物質，通過添加含鎂，鈣，鋯，硅，稀土元素等物質來阻止剛玉晶相的長大達到微晶的目的，或其它物相成份如碳化鈦等復合方式來提高陶瓷體的韌性?，F(xiàn)有技術中，通過引入含鎂、鈣、鋯、硅等物質阻止剛玉晶體長大的方法，由于陶瓷球的主要物相是剛玉，燒成過程中以剛玉相的燒結為主，不同的物相難以整體達到全部燒結的目的；此外，稀土為國家的戰(zhàn)略資源，且成本較高。有鑒于此，特提出本發(fā)明。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的第一目的在于提供一種金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的制備方法，所述的金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的制備方法工藝簡單，能夠使微晶氧化鋁和金屬鋁塑型相結合，極大地提高了所得金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的韌性，使其不易破碎，大大延長了使用壽命。本發(fā)明的第二目的在于提供一種采用所述的金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的制備方法制備得到的金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷，所述的金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷韌性高，不易破碎，使用壽命長。本發(fā)明的第三目的在于提供一種采用所述的金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的制備方法制備得到的金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的應用，所述的金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷可用作研磨材料，其韌性高，不易破碎，使用壽命長。為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術方案：一種金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的制備方法，將微晶氧化鋁和金屬鋁充分粉碎混合后，煅燒得到金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷。本發(fā)明金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的制備方法工藝簡單，通過將微晶氧化鋁和金屬鋁充分粉碎混合后，再進行煅燒，能夠使微晶氧化鋁和金屬鋁塑型相結合，極大地提高了所得金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的韌性，使其不易破碎，大大延長了使用壽命。優(yōu)選地，所述金屬鋁的用量為微晶氧化鋁質量的30％-50％，優(yōu)選為35％-45％，進一步優(yōu)選為40％。優(yōu)選地，將微晶氧化鋁、金屬鋁和結合劑充分粉碎混合后，煅燒得到金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷。進一步優(yōu)選地，所述結合劑包括無水粘合劑和鋁溶膠粘合劑中的一種或多種，優(yōu)選包括聚乙烯醇。進一步優(yōu)選地，所述粘合劑的用量為微晶氧化鋁質量的6％以下，優(yōu)選為1％-6％，進一步優(yōu)選為3％。優(yōu)選地，所述煅燒的煅燒溫度為1350-1600℃，優(yōu)選為1350-1500℃，進一步優(yōu)選為1350-1480℃。優(yōu)選地，所述煅燒的煅燒時間為1小時以上，優(yōu)選為1-10小時，進一步優(yōu)選為3-6小時。優(yōu)選地，所述微晶氧化鋁包括超低鈉微晶氧化鋁。優(yōu)選地，所述超低鈉微晶氧化鋁的制備方法包括：將Al(OH)3浸泡在近中性緩沖溶液中充分攪拌，得到超低鈉Al(OH)3，將所得超低鈉Al(OH)3煅燒后得到超低鈉微晶氧化鋁。優(yōu)選地，所述近中性緩沖溶液為能溶解鈉離子的近中性緩沖溶液，優(yōu)選為近中性水性緩沖溶液。優(yōu)選地，所述近中性緩沖溶液的pH至為6-8，優(yōu)選為6.5-7.5，進一步優(yōu)選為6.98-7.17。優(yōu)選地，所述近中性緩沖溶液通過在溶劑中溶解近中性緩沖劑制備得到。進一步優(yōu)選地，所述緩沖劑包括PBS緩沖劑。優(yōu)選地，所述超低鈉微晶氧化鋁的制備過程中，煅燒的煅燒溫度為1200-1500℃，優(yōu)選為1300-1500℃，進一步優(yōu)選為1400-1500℃。優(yōu)選地，所述超低鈉微晶氧化鋁的制備過程中，煅燒的煅燒時間為1小時以上，優(yōu)選為1-10小時，進一步優(yōu)選為5-8小時。優(yōu)選地，所述超低鈉微晶氧化鋁的制備過程中，攪拌的攪拌時間為10min以上，優(yōu)選為10-60min，進一步優(yōu)選為20-30min。采用上述的一種金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的制備方法制備得到的金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷。本發(fā)明金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷韌性高，不易破碎，使用壽命長。上述的一種金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的應用，所述金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷用作研磨材料。本發(fā)明金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷可作為研磨材料使用，韌性高，不易破碎，使用壽命長。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的制備方法工藝簡單，通過將微晶氧化鋁和金屬鋁充分粉碎混合后，再進行煅燒，能夠使微晶氧化鋁和金屬鋁塑型相結合，極大地提高了所得金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的韌性，使其不易破碎，大大延長了使用壽命。具體實施方式下面將結合具體實施方式對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述，但是本領域技術人員將會理解，下列所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例，僅用于說明本發(fā)明，而不應視為限制本發(fā)明的范圍?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。一種金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的制備方法，將微晶氧化鋁和金屬鋁充分粉碎混合后，煅燒得到金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷。本發(fā)明金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的制備方法工藝簡單，通過將微晶氧化鋁和金屬鋁充分粉碎混合后，再進行煅燒，能夠使微晶氧化鋁和金屬鋁塑型相結合，極大地提高了所得金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的韌性，使其不易破碎，大大延長了使用壽命。本發(fā)明采用了微晶氧化鋁和金屬鋁作為煅燒原料，在燒成過程中，表層部分金屬鋁會氧化成高活性的Al2O3，此晶相與物料主晶相一致，能促進制品的低溫燒結，并且節(jié)省燒成成本；表層金屬鋁經(jīng)氧化變成Al2O3燒結后能封閉氣孔，阻止內部的金屬鋁氧化，這樣，得到的研磨體制品內部富含金屬鋁，形成金屬陶瓷體，得到一種金屬塑性相復合的氧化鋁研磨體，并且，玻璃相少，極大地提高了制品的韌性，這樣制品在使用過程中不易破碎，大大延長了使用壽命。本發(fā)明一種優(yōu)選的具體實施方式中，所述金屬鋁的用量為微晶氧化鋁質量的30％-50％，優(yōu)選為35％-45％，進一步優(yōu)選為40％。采用特定用量的金屬鋁，能夠制備得到具有特定金屬陶瓷體組成的金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷，有助于進一步提高所得金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的韌性，延長使用壽命。本發(fā)明一種優(yōu)選的具體實施方式中，將微晶氧化鋁、金屬鋁和結合劑充分粉碎混合后，煅燒得到金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷。采用結合劑，有助于使微晶氧化鋁和金屬鋁更好地相結合，避免在煅燒過程中發(fā)生損壞。進一步優(yōu)選地，所述結合劑包括無水粘合劑和鋁溶膠粘合劑中的一種或多種，優(yōu)選包括聚乙烯醇。進一步優(yōu)選地，所述粘合劑的用量為微晶氧化鋁質量的6％以下，優(yōu)選為1％-6％，進一步優(yōu)選為3％。本發(fā)明一種優(yōu)選的具體實施方式中，所述煅燒的煅燒溫度為1350-1600℃，優(yōu)選為1350-1500℃，進一步優(yōu)選為1350-1480℃。采用特定煅燒溫度，有助于促進微晶氧化鋁和金屬鋁的結合，得到金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷。本發(fā)明一種優(yōu)選的具體實施方式中，所述煅燒的煅燒時間為1小時以上，優(yōu)選為1-10小時，進一步優(yōu)選為3-6小時。采用特定煅燒時間，有助于促進微晶氧化鋁和金屬鋁的結合，得到金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷。本發(fā)明一種優(yōu)選的具體實施方式中，采用球磨機將微晶氧化鋁和金屬鋁充分粉碎混合。使用球磨機有助于使微晶氧化鋁和金屬鋁的粒徑進一步降低，促進微晶氧化鋁和金屬鋁之間更充分地分散混合，進一步提高所得金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的韌性。球磨機的使用過程中一般根據(jù)設備要求，需添加部分水或其他溶劑，保證球磨機的安全運行，此時，可以使用水溶性粘合劑或溶劑型粘合劑，促進微晶氧化鋁和金屬鋁原料更緊密的結合。本發(fā)明一種優(yōu)選的具體實施方式中，原料在充分粉碎混合后先制成所需形狀，再進行煅燒，能夠得到所需形狀的金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷。進一步優(yōu)選地，原料在充分粉碎混合后機壓成所需形狀。本發(fā)明一種優(yōu)選的具體實施方式中，使用低粒度的微晶氧化鋁和金屬鋁，雖然通過粉碎混合也能一定程度上進一步降低物料粒度，但使用低粒度的物料更易于相互充分混合均勻，同時也便于物料在煅燒前成型。優(yōu)選地，所使用的金屬鋁的粒度為800目以上，優(yōu)選為1500目以上，進一步優(yōu)選為2000目以上。本發(fā)明所使用的微晶氧化鋁可采用市售微晶氧化鋁產(chǎn)品，或自行制備得到的微晶氧化鋁產(chǎn)品。本發(fā)明一種優(yōu)選的具體實施方式中，所述微晶氧化鋁包括超低鈉微晶氧化鋁。本發(fā)明一種優(yōu)選的具體實施方式中，所述超低鈉微晶氧化鋁的制備方法包括：將Al(OH)3浸泡在近中性緩沖溶液中充分攪拌，得到超低鈉Al(OH)3，將所得超低鈉Al(OH)3煅燒后得到超低鈉微晶氧化鋁。上述的超低鈉微晶氧化鋁的制備方法工藝簡單，造性地以近中性緩沖溶液為分離環(huán)境，既經(jīng)濟又能充分脫鈉，降低Al(OH)3中鈉的含量，并且近中性緩沖溶液在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的溫度波動，鈉離子的飽和吸收量有較大的適應性，且對Al(OH)3的溶解損失很小；經(jīng)上述方法處理的微晶氧化鋁，其鈉含量可以降低到150ppm以下，微晶氧化鋁的晶相晶粒尺寸可以控制在0.5μm以下。Al(OH)3是一種兩性化合物，既能與強酸反應，也能與強堿反應，但在中性及弱酸弱堿環(huán)境中的溶解度不高，而鈉的化合物在近中性緩沖溶液中的度很大；溶解度小的物質在水或溶液中并不是直接沉淀，而是一個溶解飽和≒沉淀的平衡過程，Al(OH)3在水中或中性溶液中的溶解度為1.86×10-9mol/L，合1.45×10-8g/L,而含鈉的物質溶解度很大，如NaOH的溶解度20℃時為91g，60℃時為129g，100℃時為336g，這一溶解度的巨大差別及Al(OH)3的溶解飽和≒沉淀平衡為Al(OH)3與含鈉物質的分離提供了充分條件。本發(fā)明一種優(yōu)選的具體實施方式中，所述近中性緩沖溶液為能溶解鈉離子的近中性緩沖溶液，優(yōu)選為近中性水性緩沖溶液。本發(fā)明一種優(yōu)選的具體實施方式中，所述近中性緩沖溶液的pH至為6-8，優(yōu)選為6.5-7.5，進一步優(yōu)選為6.98-7.17。Al(OH)3是一種兩性化合物，只有在近中性緩沖溶液中能保持低的溶解度，在特定pH條件下，能夠使Al(OH)3保持低溶解度，進一步減少在脫鈉過程中Al(OH)3的損失。本發(fā)明一種優(yōu)選的具體實施方式中，所述近中性緩沖溶液通過在溶劑中溶解近中性緩沖劑制備得到。進一步優(yōu)選地，所述緩沖劑包括PBS緩沖劑。體系的pH值對Al(OH)3的溶解性具有重要影響，Al(OH)3只有在近中性緩沖溶液中能保持低的溶解度，而在脫鈉過程中，含鈉物質會不斷溶解到溶劑中，從而使體系的pH值發(fā)生變化，如果體系pH值的變化過大，體系偏離了中性，將直接導致Al(OH)3的溶解，造成Al(OH)3的損失；采用近中性緩沖劑，能夠使體系的pH值保持在近中性的范圍內，避免在脫鈉過程中隨著含鈉物質的溶解，導致體系pH值變化過大，減少在脫鈉過程中Al(OH)3的損失。本發(fā)明一種優(yōu)選的具體實施方式中，所述超低鈉微晶氧化鋁的制備過程中，煅燒的煅燒溫度為1200-1500℃，優(yōu)選為1300-1500℃，進一步優(yōu)選為1400-1500℃。所述超低鈉微晶氧化鋁的制備過程中，在特定溫度下進行煅燒，能夠使Al(OH)3分解，得到氧化鋁，主要是α-Al2O3，同時還有助于降低所得微晶氧化鋁的晶相晶粒尺寸。本發(fā)明一種優(yōu)選的具體實施方式中，所述超低鈉微晶氧化鋁的制備過程中，煅燒的煅燒時間為1小時以上，優(yōu)選為1-10小時，進一步優(yōu)選為5-8小時。所述超低鈉微晶氧化鋁的制備過程中，采用特定煅燒時間，能夠使Al(OH)3分解，得到氧化鋁，主要是α-Al2O3，同時還有助于降低所得微晶氧化鋁的晶相晶粒尺寸。優(yōu)選地，所述超低鈉微晶氧化鋁的制備過程中，攪拌的攪拌時間為10min以上，優(yōu)選為10-60min，進一步優(yōu)選為20-30min。所述超低鈉微晶氧化鋁的制備過程中，采用特定攪拌時間，Al(OH)3能夠與溶劑充分接觸，在這個過程中，Al(OH)3適中處于溶解飽和≒沉淀的平衡過程中，其含有的含鈉物質能夠充分溶解到溶劑中，進一步提高脫鈉效率，降低所得Al(OH)3的鈉含量。優(yōu)選地，所述超低鈉微晶氧化鋁的制備過程中，將所得超低鈉Al(OH)3進行脫水后再進行煅燒。優(yōu)選地，所述超低鈉微晶氧化鋁的制備過程中，將所得超低鈉微晶氧化鋁研磨至所需細度。采用上述的一種金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的制備方法制備得到的金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷。本發(fā)明金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷晶體尺寸小，韌性高，不易破碎，使用壽命長。上述的一種金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的應用，所述金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷用作研磨材料。本發(fā)明金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷可作為研磨材料使用，韌性高，不易破碎，使用壽命長。實施例1一種金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的制備方法，包括如下步驟：(1)將市售PBS緩沖劑(pH范圍為6.98-7.17)攪拌溶解在去離子水中；(2)將工業(yè)用Al(OH)3浸泡在步驟(1)所得溶液中，攪拌使Al(OH)3在步驟(1)所得溶液中均勻分散，持續(xù)攪拌10min，過濾收集超低鈉Al(OH)3；(3)將步驟(2)所得超低鈉Al(OH)3在1200℃下，煅燒10小時，得到超低鈉微晶氧化鋁；(4)取100g步驟(3)所得超低鈉微晶氧化鋁和30g金屬鋁粉(粒度為800目)，經(jīng)球磨機充分混合共磨，機壓成型，得到坯體；(5)將步驟(4)所得坯體在1350℃下，煅燒10小時，得到金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷產(chǎn)品。實施例2一種金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的制備方法，包括如下步驟：(1)將市售PBS緩沖劑(pH范圍為6.98-7.17)攪拌溶解在去離子水中；(2)將工業(yè)用Al(OH)3浸泡在步驟(1)所得溶液中，攪拌使Al(OH)3在步驟(1)所得溶液中均勻分散，持續(xù)攪拌60min，過濾收集超低鈉Al(OH)3；(3)將步驟(2)所得超低鈉Al(OH)3在1500℃下，煅燒1小時，得到超低鈉微晶氧化鋁；(4)取100g步驟(3)所得超低鈉微晶氧化鋁和50g金屬鋁粉(粒度為800目)，經(jīng)球磨機充分混合共磨，機壓成型，得到坯體；(5)將步驟(4)所得坯體在1600℃下，煅燒1小時，得到金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷產(chǎn)品。實施例3一種金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的制備方法，包括如下步驟：(1)將市售PBS緩沖劑(pH范圍為6.98-7.17)攪拌溶解在去離子水中；(2)將工業(yè)用Al(OH)3浸泡在步驟(1)所得溶液中，攪拌使Al(OH)3在步驟(1)所得溶液中均勻分散，持續(xù)攪拌20min，過濾收集超低鈉Al(OH)3；(3)將步驟(2)所得超低鈉Al(OH)3在1300℃下，煅燒8小時，得到超低鈉微晶氧化鋁；(4)取100g步驟(3)所得超低鈉微晶氧化鋁、35g金屬鋁粉(粒度為1500目)和6g聚乙烯醇，經(jīng)球磨機充分混合共磨，機壓成型，得到坯體；(5)將步驟(4)所得坯體在1400℃下，煅燒6小時，得到金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷產(chǎn)品。實施例4一種金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的制備方法，包括如下步驟：(1)將市售PBS緩沖劑(pH范圍為6.98-7.17)攪拌溶解在去離子水中；(2)將工業(yè)用Al(OH)3浸泡在步驟(1)所得溶液中，攪拌使Al(OH)3在步驟(1)所得溶液中均勻分散，持續(xù)攪拌30min，過濾收集超低鈉Al(OH)3；(3)將步驟(2)所得超低鈉Al(OH)3在1400℃下，煅燒5小時，得到超低鈉微晶氧化鋁；(4)取100g步驟(3)所得超低鈉微晶氧化鋁、45g金屬鋁粉(粒度為1500目)和1g聚乙烯醇，經(jīng)球磨機充分混合共磨，機壓成型，得到坯體；(5)將步驟(4)所得坯體在1500℃下，煅燒3小時，得到金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷產(chǎn)品。實施例5一種金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的制備方法，包括如下步驟：(1)將市售PBS緩沖劑(pH范圍為6.98-7.17)攪拌溶解在去離子水中；(2)將工業(yè)用Al(OH)3浸泡在步驟(1)所得溶液中，攪拌使Al(OH)3在步驟(1)所得溶液中均勻分散，持續(xù)攪拌25min，過濾收集超低鈉Al(OH)3；(3)將步驟(2)所得超低鈉Al(OH)3在1450℃下，煅燒6小時，得到超低鈉微晶氧化鋁；(4)取100g步驟(3)所得超低鈉微晶氧化鋁、40g金屬鋁粉(粒度為2000目)和3g聚乙烯醇，經(jīng)球磨機充分混合共磨，機壓成型，得到坯體；(5)將步驟(4)所得坯體在1480℃下，煅燒4小時，得到金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷產(chǎn)品。采用火焰原子吸收法測定本發(fā)明各實施例所得超低鈉Al(OH)3中的鈉含量，結果如下：表1本發(fā)明所得超低鈉Al(OH)3中的鈉含量實施例鈉含量(在超低鈉Al(OH)3中的質量濃度)/ppm實施例1141實施例2117實施例3132實施例4124實施例5136對本發(fā)明各實施例所得超低鈉Al(OH)3中的晶相晶粒(原晶)尺寸進行測量，結果如下：表2本發(fā)明所得超低鈉Al(OH)3中的晶相晶粒(原晶)尺寸通過表1和表2可以看出，本發(fā)明所得超低鈉Al(OH)3中的鈉含量低，可以控制在150ppm以下，本發(fā)明所得超低鈉Al(OH)3中的晶相晶粒(原晶)尺寸小，可以控制在0.5微米以下。對本發(fā)明所得金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷產(chǎn)品進行性能測定，結果如下：表3本發(fā)明所得金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷性能通過表3可以看出，本發(fā)明所得金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的抗彎強度可以達到1450MPa以上，斷裂韌性可以達到21MPa·m1/2以上，維氏硬度可以達到18以上，本發(fā)明金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的制備方法通過將微晶氧化鋁和金屬鋁充分粉碎混合后，再進行煅燒，能夠使微晶氧化鋁和金屬鋁塑型相結合，極大地提高了所得金屬塑性相結合微晶氧化鋁陶瓷的韌性，使其不易破碎，大大延長了使用壽命。盡管已用具體實施例來說明和描述了本發(fā)明，然而應意識到，以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；本領域的普通技術人員應當理解：在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍；因此，這意味著在所附權利要求中包括屬于本發(fā)明范圍內的所有這些替換和修改。當前第1頁1 2 3