一種凝膠注模制備MgAlON透明陶瓷小球的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于陶瓷制備技術(shù)領(lǐng)域。一種凝膠注模制備MgAlON透明陶瓷小球的方法，其特征在于包括如下步驟：1）配料：使用濃氨水調(diào)節(jié)去離子水pH值，獲得pH=10?12的水溶液；按MgAlON粉體的加入量為水溶液45?50vol%，甲基丙烯酰胺的加入量為水溶液15?25vol%，亞甲基雙丙烯酰胺的加入量為水溶液4?6vol%，檸檬酸三胺的加入量為MgAlON粉體體質(zhì)量的0.2?0.5wt%；混合，至少攪拌4h后，獲得黏度為60?100mPa·s的陶瓷漿液；2）制球；3）干燥及排膠；4）燒結(jié)：排膠后的陶瓷小球素坯在氣氛爐進(jìn)行燒結(jié)，燒成溫度不低于1850℃，保溫時(shí)間為2?3h；5）熱等靜壓：預(yù)燒后的陶瓷球燒結(jié)體進(jìn)行熱等靜壓處理，溫度不低于1850℃，壓力不小于150MPa，保溫時(shí)間2?3h。制得的MgAlON透明陶瓷小球的球形度好并具有光學(xué)透過率，可用于MgAlON陶瓷粉體的球磨過程，減少雜質(zhì)的引入，提高球磨效率。
【專利說明】
一種凝膠注模制備MgA1N透明陶瓷小球的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于陶瓷制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種MgAlON透明陶瓷小球的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]單分散毫米級(幾百微米-幾毫米)陶瓷小球在眾多領(lǐng)域都得到了足夠重視且應(yīng)用廣泛。如多孔陶瓷小球由于強(qiáng)度高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，又具有規(guī)則、均勻的空隙結(jié)構(gòu)，多被用作分離提純的介質(zhì)；高耐磨性、高強(qiáng)度和硬度、耐腐蝕的陶瓷小球相對于金屬研磨介質(zhì)對被研磨物質(zhì)的污染更少，陶瓷小球正逐歩取代金屬研磨介質(zhì)，在各工業(yè)領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。而對于純度要求極高的透明陶瓷制備，陶瓷小球是最佳的研磨介質(zhì)。
[0003]目前，制備毫米級陶瓷小球的方法主要有模具壓制法，擠出-滾圓法，噴霧干燥法，凝膠注模法等。模具壓制法是將一定量的有機(jī)添加劑加入粉料，而后注入模具，依靠外壓而使之成型的方法。該法制品燒成收縮率小，不易變形，制得的陶瓷小球尺寸較大，但是球形不好，坯體表觀形貌較差。擠出滾圓工藝是向粉料加入去離子水等作為凝結(jié)劑或粘結(jié)劑，將濕料通過具一定直徑的孔或篩，壓擠成圓柱形條狀擠出物，通過摩擦力的作用使塑性圓柱形物料在板上不停地滾動(dòng)，逐漸滾成圓球形。擠出-滾圓工藝生產(chǎn)效率高，制備出的陶瓷小球素坯強(qiáng)度大，但是球形度較差，雜質(zhì)含量偏高。噴霧干燥的成球機(jī)理則是將原料液用霧化器分散成霧滴，霧滴在表面張力的作用下形成球形，該工藝制備陶瓷微球操作簡單靈活、特別適應(yīng)于大工業(yè)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，但是存在投資費(fèi)用較高、熱效率偏低等缺點(diǎn)，且制備陶瓷小球直徑范圍僅限于500μπι以內(nèi)。
[0004]凝膠注模制備陶瓷小球是借鑒凝膠注模制備大尺寸，復(fù)雜形狀陶瓷零件的工藝。凝膠注模成型工藝的基本原理是:陶瓷粉末分散在有機(jī)單體溶液中，有機(jī)單體在催化劑和引發(fā)劑等作用下，發(fā)生原位聚合反應(yīng)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將陶瓷粉末包裹其中，成為有一定強(qiáng)度的坯體。凝膠注模制備陶瓷小球技術(shù)巧妙地利用水系陶瓷漿料與油溶劑的互不相溶原理，使?jié){料液滴在表面張力的作用下以球狀形式存在。根將配制好的陶瓷料漿滴到熱油里在較短的時(shí)間內(nèi)凝膠固定其形狀，保證其落至底部不發(fā)生交聯(lián)，扁塌等現(xiàn)象然后排膠得到。研究報(bào)導(dǎo)指出當(dāng)界面張力差值為30時(shí)，陶瓷料楽可以快速的成為球形(Jin long YangJuan IiYu,Yong Huang,Recent developments in gelcasting of ceramics,Journal of theEuropean Ceramic Society，31 (2011)，2569-2591)。朱洪龍通過凝膠注模技術(shù)成功制得29.5wt %固相含量0.可控直徑的ZrO2陶瓷微球，尺寸均一，球形好并具有良好的微觀結(jié)構(gòu)(朱洪龍，凝膠注模工藝制備ZrO2陶瓷微球，棗莊學(xué)院學(xué)報(bào)，28(2)，2011，4);熊培培等通過液滴-冷凝法制備磷酸鹽陶瓷微球顆粒，外形圓整，表面光潔呈白色，顆粒大小基本相同，直徑為Imm左右(熊培培，董寅生，林萍華，液滴-冷凝法制備磷酸鹽陶瓷微球顆粒，硅酸鹽學(xué)報(bào)，37 (3)，2009，3);陳星，楊洪廣通過凝膠球化_固相反應(yīng)-燒結(jié)獲得45-50 %固相含量1.4mmLi4Si04陶瓷小球，球徑分布統(tǒng)一，球形度優(yōu)于1.04(陳星，楊洪廣，凝膠球化-固相反應(yīng)-燒結(jié)工藝制備Li4S14陶瓷微球，材料熱處理學(xué)報(bào)，35(6)，2014，6);郭文利，梁彤祥，郝少昌通過注凝工藝制備出1]02微球，平均直徑為0.7 Imm，密度10.70g/cm3 (郭文利，梁彤祥，郝少昌，注凝工藝制備UO2陶瓷燃料核芯，中國核學(xué)會核材料分會2007年度學(xué)術(shù)交流會)。
[0005]MgAlON是一種新型透明陶瓷材料，具有優(yōu)良的光學(xué)透過性能和機(jī)械性能。球磨是陶瓷制備過程中必備的歩驟，選擇合試球磨介質(zhì)對原料粉體進(jìn)行混合和研磨，減少球磨過程中雜質(zhì)的引入提高球磨效率，備出高純透明的陶瓷粉體具有重大意義。對于純度要求極高的透明陶瓷制備，需要嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量的，MgALON透明陶瓷小球?qū)⑹侵苽銶gAlON粉體最佳的研磨介質(zhì)，其耐磨性高，不會污染原料，有重要的研究價(jià)值。另一方面，其有更廣泛的應(yīng)用，路面標(biāo)線是保證行車安全的重要設(shè)施，在路面標(biāo)線材料中加入玻璃珠是確保標(biāo)線夜間可視性的重要手段。而其中玻璃球外觀質(zhì)量、粒徑分布、折射率、耐磨性、耐蝕性為主要關(guān)注內(nèi)容，透明MgAlON陶瓷球在耐磨性、耐蝕性相對于玻璃球擁有重大優(yōu)勢，未來可代替玻璃球應(yīng)用于路面標(biāo)線材料，延長其使用壽命;小尺寸的微球可以作為復(fù)合材料的填充材料，降低密度的同時(shí)增加基體的剛度、強(qiáng)度與耐磨性等。
[0006]目前，凝膠注模制備陶瓷小球的方法在MgAlON透明陶瓷中還未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種凝膠注模制備MgAlON透明陶瓷小球的方法，制得的MgAlON透明陶瓷小球的球形度好并具有光學(xué)透過率，可用于MgAlON陶瓷粉體的球磨過程，減少雜質(zhì)的引入，提高球磨效率。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種凝膠注模制備MgAlON透明陶瓷小球的方法，其特征在于包括如下步驟:
[0009]I)配料:使用濃氨水調(diào)節(jié)去離子水pH值，獲得pH= 10-12的水溶液；
[0010]按MgAlON粉體(陶瓷粉體)的加入量為水溶液45-50vol%，甲基丙烯酰胺(MAM)的加入量為水溶液15_25vol %，亞甲基雙丙烯酰胺(MBAM)的加入量為水溶液4-6vol %，檸檬酸三胺(TAC)的加入量為MgAlON粉體(陶瓷粉體)體質(zhì)量的0.2-0.5wt %，選取MgAlON粉體(陶瓷粉體)、甲基丙烯酰胺(MAM)、亞甲基雙丙烯酰胺(MBAM)、檸檬酸三胺(TAC);
[0011]將MgAlON粉體(陶瓷粉體)、甲基丙烯酰胺(MAM)、亞甲基雙丙烯酰胺(MBAM)、檸檬酸三胺(TAC)和水溶液混合，至少攪拌4h后(如:攪拌4-6h后)，獲得黏度為60-100mPa.s的陶瓷楽液；
[0012]2)制球:將陶瓷漿液(或稱低黏度陶瓷料漿)置于真空環(huán)境中(真空除泡機(jī)、真空攪拌機(jī))攪拌20-40min(進(jìn)行除泡)；取出加入過氧二硫酸錢(APS)，過氧二硫酸錢(APS)的加入量為水溶液的4-15.6vol%，得到陶瓷料漿;使用定量加液器將陶瓷料漿定量滴入高度不低于130cm(如130-150cm，高度不少于130cm以保證陶瓷小球足夠的凝膠反應(yīng)時(shí)間)，溫度不低于60°C (如60-90°C)的二甲基硅油溶劑中(以保證凝膠化反應(yīng)的快速進(jìn)行)，保溫至少6h后(如:保溫6-1 Oh后)，取出制得的陶瓷小球素坯；
[0013]3)干燥及排膠:制得的陶瓷小球素坯置于40_60°C干燥箱內(nèi)保溫4_8h，取出后置于高溫管式爐中，630-800 °C保溫6-8h，進(jìn)行排膠，排除陶瓷小球素坯內(nèi)有機(jī)物；
[0014]4)燒結(jié):排膠后的陶瓷小球素坯在氣氛爐進(jìn)行燒結(jié)(燒結(jié)氣氛為氮?dú)?，燒成溫度不低于1850°C，保溫時(shí)間為2-3h，得到預(yù)燒后的陶瓷球燒結(jié)體；
[0015]5)熱等靜壓:預(yù)燒后的陶瓷球燒結(jié)體進(jìn)行熱等靜壓處理，1850-1900 °C、160-200MPa下保溫2-3h，得到MgAlON透明陶瓷小球。
[0016]所述的MgAlON粉體的粒徑為0.3-0.5μπι，分布均勻，純度不低于99.99wt %。
[0017]所使用二甲基硅油溶劑的黏度范圍為300000-600000cps。
[0018]所述的濃氨水的濃度為80wt%_95wt%。
[0019]所述的真空環(huán)境的真空度為5_15kPa。
[0020]通過調(diào)節(jié)溫度及過氧二硫酸銨(APS)的含量獲得可控的MgAlON透明陶瓷小球素還，球徑為I ~4mm。
[0021]成型方式利用表面張力差使水基陶瓷料漿在二甲基硅油溶劑里成為球形。
[0022]本發(fā)明以MgAlON粉體為原料，經(jīng)過配料、制漿、干燥、排膠、燒結(jié)、光學(xué)加工獲得。
[0023]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0024]1、本發(fā)明MgAlON透明陶瓷小球制備方法簡單、便于操作，國內(nèi)外未見相關(guān)報(bào)道。
[0025]2、獲得的MgAlON透明陶瓷小球素坯球形度好，球徑范圍廣(，燒結(jié)制得的MgAlON透明陶瓷小球自磨損率低(43.6r/min，0.2 % )。
[0026]3、制得的MgAlON透明陶瓷小球具有潛在的使用價(jià)值，因其耐磨性、耐蝕性遠(yuǎn)高于玻璃球，可代替玻璃球應(yīng)用于路面標(biāo)線測試技術(shù)，延長標(biāo)線使用壽命。
[0027]4、制得的MgAlON透明陶瓷小球的球形度好并具有光學(xué)透過率，宏觀觀察下MgAlON陶瓷球晶瑩剔透，并可透過陶瓷球剖面觀察到字體，具有光學(xué)透過率?？捎糜贛gAlON陶瓷粉體的球磨過程，減少雜質(zhì)的引入，提高球磨效率。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明的制備工藝路線圖。
[0029]圖2為本發(fā)明實(shí)例3所制得的陶瓷小球素坯圖。
[0030]圖3為本發(fā)明實(shí)例3所制得陶瓷小球素坯經(jīng)燒結(jié)后內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)圖。
[0031]圖4為本發(fā)明實(shí)例3經(jīng)熱等靜壓后獲得的陶瓷小球內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)圖。
[0032]圖5(a)為本發(fā)明實(shí)例3獲得的透明陶瓷球的外觀圖。
[0033]圖5(b)為本發(fā)明實(shí)例3獲得的透明陶瓷球的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]以下以具體實(shí)施例來說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此:
[0035]一種凝膠注模制備MgAlON透明陶瓷小球的方法，以MgAlON粉體為原料，經(jīng)過配料、制球、干燥及排膠、燒結(jié)、熱等靜壓獲得(再光學(xué)加工)。
[0036]實(shí)施例1
[0037]陶瓷漿料制備:通過濃氨水調(diào)節(jié)去離子水制備PH=10的溶液1ml;稱量MgAlON粉體25.25g(固相含量為水溶液45VoI % ) ,MAMl.5g(水溶液的15vol % )，MBAM0.4g(水溶液的4vol%),TAC0.050g(MgA10N粉體質(zhì)量的0.2wt% )，均勻混合后置于攪拌機(jī)上攪拌4h，獲得黏度為60-100mPa.s的陶瓷漿液;將陶瓷漿液(或稱料漿，以下相同)置于真空環(huán)境(真空度5kPa)攪拌20min排除漿液內(nèi)氣泡，之后加入過氧二硫酸銨400ul (水溶液的4vol%)混合均勻；定量滴入到溫度為60°C高度為130cm的二甲基硅油溶劑(即熱油，n = 30000cps，n為黏度)中，6h之后取出；將取出后的陶瓷小球素還置于40°C恒溫干燥箱內(nèi)干燥4h后脫皮;使用高溫管式爐對素坯排膠，排膠溫度為630°C，保溫時(shí)間為6小時(shí);將排膠后的素坯在燒結(jié)氣氛為氮?dú)獾臒Y(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1850 °C，保溫時(shí)間2個(gè)小時(shí)，最后經(jīng)熱等靜壓處理(18500C、200MPa保溫2h)后得到MgAlON透明陶瓷小球。
[0038]本實(shí)施例配置的固相量為45vol%MgA10N陶瓷料漿的黏度為78mPa.s，獲得的MgAlON陶瓷小球素還球徑均勻，球徑平均大小為1mm，不圓度為1.25% (說明球形度好)，預(yù)燒后陶瓷小球致密度為94.3%，熱等靜壓后陶瓷小球24h自磨損率(43.6r/min，24h)為0.2%。宏觀觀察下MgAlON陶瓷球晶瑩剔透，并可透過陶瓷球剖面觀察到字體，說明具有光學(xué)透過率。
[0039]實(shí)施例2:
[0040]陶瓷漿料制備:通過濃氨水調(diào)節(jié)去離子水制備PH=10的溶液1ml;稱量MgAlON粉體25.25g(固相含量為45vol % )，甲基丙烯酰胺1.5g(水溶液的15vol % )，MBAM0.4g(水溶液的4vol % )，TAC0.125g(MgA10N粉體質(zhì)量的0.5wt % )，均勻混合后置于攪拌機(jī)上攪拌4h，得到陶瓷漿液;將陶瓷漿液(料漿)置于真空環(huán)境(真空度5kPa)攪拌20min排除漿液內(nèi)氣泡，之后加入過氧二硫酸錢400ul (水溶液的4vol% )混合均勻；定量滴入到溫度為90°C高度為150cm的二甲基硅油溶劑(即熱油，n = 30000cps)中，6h之后取出；將取出后的陶瓷小球素坯置于40°C恒溫干燥箱內(nèi)干燥4h后脫皮;使用高溫管式爐對素坯排膠，排膠溫度為630°C，保溫時(shí)間為6小時(shí);將排膠后的素還在燒結(jié)氣氛為氮?dú)獾臒Y(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1850 0C，保溫時(shí)間2個(gè)小時(shí)，最后經(jīng)熱等靜壓處理(18800C、200MPa保溫2h)后得到MgAlON透明陶瓷小球。
[0041 ]本實(shí)施例配置的固相量為50vol%MgA10N陶瓷料漿的黏度為64mPa.s，獲得的MgAlON陶瓷小球素還球徑均勻，球徑平均大小為2mm，不圓度為1.45% (說明球形度好)，預(yù)燒后陶瓷小球致密度為94.1%，熱等靜壓后陶瓷小球24h自磨損率(43.6r/min，24h)為0.23%。宏觀觀察下MgAlON陶瓷球晶瑩剔透，并可透過陶瓷球剖面觀察到字體，說明具有光學(xué)透過率。
[0042]實(shí)施例3:
[0043]如圖1所示，陶瓷漿料制備:通過濃氨水調(diào)節(jié)去離子水制備PH=Il.6的溶液1ml;稱量MgAlON粉體33.6g(固相含量為48vol % )，MAM2.0g (水溶液的20voI % )，MBAM0.4g (水溶液的4vol % )，TAC0.16g(MgA10N粉體質(zhì)量的0.5wt% )，均勻混合后置于攪拌機(jī)上攪拌4h，獲得陶瓷漿液;將陶瓷漿液(料漿)置于真空環(huán)境(真空度15kPa)攪拌30min排除漿液內(nèi)氣泡，之后加入過氧二硫酸錢400ul (水溶液的7vol%)混合均勻；定量滴入到溫度為90°C高度為150cm的二甲基硅油溶劑(即熱油，n = 30000cps)中，8h之后取出；將取出后的陶瓷小球素坯置于40°C恒溫干燥箱內(nèi)干燥6h后脫皮;使用高溫管式爐對素坯排膠，排膠溫度為630°C，保溫時(shí)間為6小時(shí);將排膠后的素還在燒結(jié)氣氛為氮?dú)獾臒Y(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1850 0C，保溫時(shí)間3個(gè)小時(shí)，最后經(jīng)熱等靜壓處理(18800C、200MPa保溫2h)后得到MgAlON透明陶瓷小球。
[0044]本實(shí)施例配置的固相量為48vol%MgA10N陶瓷料漿的黏度為76mPa.s，獲得的MgAlON陶瓷小球素還球徑均勻，球徑平均大小為2mm，不圓度為1.30% (說明球形度好)，預(yù)燒后陶瓷小球致密度為95.0%，熱等靜壓后陶瓷小球24h自磨損率(43.6r/min，24h)為0.2%。宏觀觀察下MgAlON陶瓷球晶瑩剔透，并可透過陶瓷球剖面觀察到字體。
[0045]圖2說明了凝膠注模工藝制得的陶瓷球素坯直徑分布一致，離散性小，圖3則說明了經(jīng)無壓燒結(jié)后陶瓷球內(nèi)部氣孔孤立、位于晶界處，可經(jīng)過熱等靜壓處理消除氣孔，圖4說明了經(jīng)熱等靜壓燒結(jié)后致密度進(jìn)一步提高，氣孔基本被消除，圖5(a)說明了制得的MgAlON陶瓷球宏觀上晶瑩剔透，有透光性能；圖5(b)說明了通過透明陶瓷球剖面可以觀察到文字，從側(cè)面反映了陶瓷球的光學(xué)透過性能。
[0046]實(shí)施例4:
[0047]陶瓷漿料制備:通過濃氨水調(diào)節(jié)去離子水制備PH=12的溶液1ml;稱量MgAlON粉體33.6g (固相含量為48vol % )，甲基丙烯酰胺2.5g (水溶液的25vol % )，MBAM0.5g(水溶液的5vol % )，TAC0.10g(MgA10N粉體質(zhì)量的0.3wt % )，均勻混合后置于攪拌機(jī)上攪拌5h，獲得陶瓷漿液;將陶瓷漿液(料漿)置于真空環(huán)境(真空度1kPa)攪拌30min排除漿液內(nèi)氣泡，之后加入過氧二硫酸銨720ul (水溶液的7.2vol % )混合均勻；定量滴入到溫度為90 °C高度為150cm的二甲基娃油溶劑(即熱油，n = 40000cps)中，8h之后取出；將取出后的陶瓷小球素還置于60°C恒溫干燥箱內(nèi)干燥6h后脫皮;使用高溫管式爐對素坯排膠，排膠溫度為630°C，保溫時(shí)間為8小時(shí);將排膠后的素還在燒結(jié)氣氛為氮?dú)獾臒Y(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)溫度為18 5 O °C，保溫時(shí)間2個(gè)小時(shí)，最后經(jīng)熱等靜壓處理(19000C、200MPa保溫2h)后得到MgAlON透明陶瓷小球。
[0048]本實(shí)施例配置的固相量為48vol%MgA10N陶瓷料漿的黏度為80mPa.s，獲得的MgAlON陶瓷小球素還球徑均勻，球徑平均大小為3mm，不圓度為2.25% (說明球形度好)，預(yù)燒后陶瓷小球致密度為94.3%，熱等靜壓后陶瓷小球24h自磨損率(43.6r/min，24h)為
0.24%。宏觀觀察下MgAlON陶瓷球晶瑩剔透，并可透過陶瓷球剖面觀察到字體。
[0049]實(shí)施例5:
[0050]陶瓷漿料制備:通過濃氨水調(diào)節(jié)去離子水制備PH= 10.5的溶液1ml ；稱量MgAlON粉體36.45g(固相含量為50vol%)，MAM2g(溶液的2(^01%)，1?厶10.48(溶液的如01%)，TAC0.1 lg(MgA10N粉體質(zhì)量的0.3wt%),均勻混合后置于攪拌機(jī)上攪拌4h，獲得陶瓷漿液；將陶瓷漿液(料漿)置于真空環(huán)境(真空度1kPa)攪拌25min排除漿液內(nèi)氣泡，之后加入過氧二硫酸銨1360ul (水溶液的13.6 vo I % )混合均勻；定量滴入到溫度為90 °C高度為150cm的二甲基硅油溶劑(即熱油，n = 40000cps)中，Sh之后取出；將取出后的陶瓷小球素坯置于60°C恒溫干燥箱內(nèi)干燥6h后脫皮;使用高溫管式爐對素坯排膠，排膠溫度為700°C，保溫時(shí)間為6小時(shí);將排膠后的素還在燒結(jié)氣氛為氮?dú)獾臒Y(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)溫度為18 7 5 °C，保溫時(shí)間2個(gè)小時(shí)，最后經(jīng)熱等靜壓處理(1900°C、200MPa保溫2h)后得到MgAlON透明陶瓷小球。
[0051 ]本實(shí)施例配置的固相量為50vol%MgA10N陶瓷料漿的黏度為86mPa.s，獲得的MgAlON陶瓷小球素還球徑均勻，球徑平均大小為3mm，不圓度為1.75% (說明球形度好)，預(yù)燒后陶瓷小球致密度為95.2%，熱等靜壓后陶瓷小球24h自磨損率(43.6r/min，24h)為
0.17%。宏觀觀察下MgAlON陶瓷球晶瑩剔透，并可透過陶瓷球剖面觀察到字體。
[0052]實(shí)施例6:
[0053]陶瓷漿料制備:通過濃氨水調(diào)節(jié)去離子水制備PH= 10.5的溶液1ml ；稱量MgAlON粉體36.45g(固相含量為50vol%)，MAM2.5g(水溶液的25vol % )，ΜΒΑΜ0.5g(水溶液的5vol%)，TAC0.llg(MgA10N粉體質(zhì)量的0.3wt% )，均勻混合后置于攪拌機(jī)上攪拌5h，獲得陶瓷漿液;將陶瓷漿液(料漿)置于真空環(huán)境(真空度1kPa)攪拌30min排除漿液內(nèi)氣泡，之后加入過氧二硫酸銨1560ul (水溶液的15.6vol % )混合均勻;定量滴入到溫度為90°C高度為150cm的二甲基硅油溶劑(即熱油，n = 30000cps)中，1h之后取出；將取出后的陶瓷小球素坯置于60°C恒溫干燥箱內(nèi)干燥Sh后脫皮;使用高溫管式爐對素坯排膠，排膠溫度為700°C，保溫時(shí)間為8小時(shí)；將排膠后的素還在燒結(jié)氣氛為氮?dú)獾臒Y(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1875°C，保溫時(shí)間2個(gè)小時(shí)，最后經(jīng)熱等靜壓處理(1850°C、200MPa保溫2h)后得到MgAlON透明陶瓷小球。
[0054]本實(shí)施例配置的固相量為50vol%MgA10N陶瓷料漿的黏度為90mPa.S，獲得的MgAlON陶瓷小球素還球徑均勻，球徑平均大小為4mm，不圓度為2.05% (說明球形度好)，預(yù)燒后陶瓷小球致密度為94.6%,熱等靜壓后陶瓷小球24h自磨損率(43.6r/min，24h)為
0.21%。宏觀觀察下MgAlON陶瓷球晶瑩剔透，并可透過陶瓷球剖面觀察到字體。
[0055]實(shí)施例7:
[0056]陶瓷漿料制備:通過濃氨水調(diào)節(jié)去離子水制備PH= 11.2的溶液1ml;稱量MgAlON粉體36.45g(固相含量為50vol%)，MAM2.5g(水溶液的25vol % )，ΜΒΑΜ0.6g(水溶液的6vol % )，TAC0.14g(MgA10N粉體質(zhì)量的0.4wt% )，均勻混合后置于攪拌機(jī)上攪拌5h，獲得陶瓷漿液;將陶瓷漿液(料漿)置于真空環(huán)境(真空度15kPa)攪拌40min排除漿液內(nèi)氣泡，之后加入過氧二硫酸銨1560ul (水溶液的15.6vol % )混合均勻；定量滴入到溫度為80°C高度為150cm的二甲基硅油溶劑(即熱油，n = 60000cps)中，1h之后取出；將取出后的陶瓷小球素坯置于40°C恒溫干燥箱內(nèi)干燥Sh后脫皮;使用高溫管式爐對素坯排膠，排膠溫度為800°C，保溫時(shí)間為8小時(shí)；將排膠后的素還在燒結(jié)氣氛為氮?dú)獾臒Y(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)溫度為18750C，保溫時(shí)間3個(gè)小時(shí)，最后經(jīng)熱等靜壓處理(1880 °C、160MPa保溫3h)后得到MgAlON透明陶瓷小球。
[0057]本實(shí)施例配置的固相量為50vol%MgA10N陶瓷料漿的黏度為90mPa.S，獲得的MgAlON陶瓷小球素還球徑均勻，球徑平均大小為3mm，不圓度為1.85% (說明球形度好)，預(yù)燒后陶瓷小球致密度為94.6%,熱等靜壓后陶瓷小球24h自磨損率(43.6r/min，24h)為
0.23%。宏觀觀察下MgAlON陶瓷球晶瑩剔透，并可透過陶瓷球剖面觀察到字體。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種凝膠注模制備MgAlON透明陶瓷小球的方法，其特征在于包括如下步驟: 1)配料:使用濃氨水調(diào)節(jié)去離子水pH值，獲得pH= I O-12的水溶液； 按MgAlON粉體的加入量為水溶液45-50vol%，甲基丙烯酰胺(MAM)的加入量為水溶液15-25vol%，亞甲基雙丙烯酰胺(MBAM)的加入量為水溶液4-6vol%，檸檬酸三胺(TAC)的加入量為MgAlON粉體體質(zhì)量的0.2-0.5wt%，選取MgAlON粉體、甲基丙烯酰胺、亞甲基雙丙烯酰胺、檸檬酸三胺； 將MgAlON粉體、甲基丙烯酰胺、亞甲基雙丙烯酰胺、檸檬酸三胺和水溶液混合，至少攪拌4h后，獲得陶瓷漿液； 2)制球:將陶瓷漿液置于真空環(huán)境中攪拌20-40min;取出加入過氧二硫酸銨(APS)，過氧二硫酸銨的加入量為水溶液的4-15.6vol %，得到陶瓷料漿;將陶瓷料漿滴入高度不低于130cm，溫度不低于60°C的二甲基硅油溶劑中，保溫至少6h后，取出制得的陶瓷小球素坯； 3)干燥及排膠:制得的陶瓷小球素坯置于40-60°C干燥箱內(nèi)保溫4-8h，取出后置于管式爐中，630-800°C保溫至少6h; 4)燒結(jié):排膠后的陶瓷小球素坯在氣氛爐進(jìn)行燒結(jié)，燒成溫度不低于1850°C，保溫時(shí)間為2-3h，得到預(yù)燒后的陶瓷球燒結(jié)體； 5)熱等靜壓:預(yù)燒后的陶瓷球燒結(jié)體進(jìn)行熱等靜壓處理，1850-1900°C、160-200MPa保溫2-3h，得到MgAlON透明陶瓷小球。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凝膠注模制備MgAlON透明陶瓷小球的方法，其特征在于:所述的MgAlON粉體的粒徑為0.3-0.5μπι，純度不低于99.99wt%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凝膠注模制備MgAlON透明陶瓷小球的方法，其特征在于:所使用二甲基硅油溶劑的黏度范圍為300000-600000cpS。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凝膠注模制備MgAlON透明陶瓷小球的方法，其特征在于:所述的濃氨水的濃度為80wt%_95wt%。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凝膠注模制備MgAlON透明陶瓷小球的方法，其特征在于:所述的真空環(huán)境的真空度為5_15kPa。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凝膠注模制備MgAlON透明陶瓷小球的方法，其特征在于:步驟I)中的至少攪拌4h為攪拌4-6h。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凝膠注模制備MgAlON透明陶瓷小球的方法，其特征在于:步驟2)中的真空環(huán)境中攪拌為真空除泡機(jī)中攪拌或真空攪拌機(jī)中攪拌。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凝膠注模制備MgAlON透明陶瓷小球的方法，其特征在于:步驟2)中的高度不低于130cm為130-150cm;溫度不低于60°C為60-90°C;保溫至少6h為6-1Oh09.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凝膠注模制備MgAlON透明陶瓷小球的方法，其特征在于:步驟3)中的保溫至少6h為6-8h。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凝膠注模制備MgAlON透明陶瓷小球的方法，其特征在于:步驟4)中的氣氛爐進(jìn)行燒結(jié)的燒結(jié)氣氛為氮?dú)狻?br>【文檔編號】C04B35/58GK105906346SQ201610296306
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月6日
【發(fā)明人】王皓, 劉振波, 宗瀟, 任璐, 張和, 王為民, 傅正義
【申請人】武漢理工大學(xué)