專利名稱：一種莫來石陶瓷低溫?zé)Y(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陶瓷低溫?zé)Y(jié)方法，特別是涉及一種莫來石陶瓷低溫?zé)Y(jié)方法。
背景技術(shù)：
莫來石陶瓷熔點高、熱膨脹系數(shù)小、抗蠕變、抗熱震，不僅可單獨(dú)作為冶金和電子領(lǐng)域的耐火材料使用，而且與剛玉形成復(fù)相陶瓷發(fā)揮了剛玉的高強(qiáng)度以及莫來石的高抗蠕變性能，具有更加廣泛的用途，甚至可作為航空航天領(lǐng)域的熱架構(gòu)材料。然而，天然的莫來石很少，絕大部分通過氧化鋁和氧化硅反應(yīng)燒結(jié)獲得。傳統(tǒng)的方法是以工業(yè)氧化鋁和硅溶膠反應(yīng)燒結(jié)，莫來石的燒成溫度高達(dá)1600℃，消耗大量熱能，在能源日益緊張，國家實施節(jié)約型經(jīng)濟(jì)的今天，高能耗已經(jīng)不適應(yīng)社會發(fā)展的需要。若采用化學(xué)法合成莫來石，燒結(jié)溫度雖然降低，然而不僅成本非常高，不易致密化，而且對環(huán)境造成污染。因此，研究莫來石低溫?zé)Y(jié)方法非常重要。
中國專利CN03113431.9(
公開日為2003.10.22)公開了一種低溫?zé)Y(jié)莫來石窯具方法，該方法以莫來石顆粒和細(xì)粉為主料，組份中還含有無定形氧化鋁和超細(xì)石英粉，所述的無定形氧化鋁是用工業(yè)氫氧化鋁通過650℃懸浮加熱、脫水、空氣急冷卻所得，所述的超細(xì)石英粉由石英砂經(jīng)氣流振動磨所得，該方法的優(yōu)點是通過提高生成莫來石成分的活性，降低了燒成溫度，該方法的缺點是無定型氧化鋁在高溫下收縮嚴(yán)重，即使與超細(xì)石英粉反應(yīng)生成莫來石，也導(dǎo)致較大的燒結(jié)收縮，尺寸不易控制。
1995年出版的《Journal of America.Ceramic Society》第78卷第11期雜志中“Effectof Seeding on Phase Development，Densification Behavior，and Microstructure Evolutionin Mullite Fabricated from Microcomposite Powder”(p2897-2906)一文公開了一種莫來石低溫?zé)Y(jié)的方法，該方法是在α-氧化鋁粉料中添加重量百分比2％的精細(xì)莫來石晶種，然后采用共沉淀方法在粉料顆粒表面涂一層無定型氧化硅，1400℃燒結(jié)2小時獲得完全莫來石化的塊體，該方法優(yōu)點是燒結(jié)溫度低、產(chǎn)品致密性好，該方法缺點是工藝復(fù)雜，不易工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種莫來石陶瓷低溫?zé)Y(jié)方法，該方法能克服現(xiàn)有技術(shù)中燒結(jié)收縮大、工藝復(fù)雜等缺點。其特征在于是先將硝酸鋁與正硅酸乙酯的乙醇溶液混合制成莫來石單相凝膠，該凝膠干燥后可在980～1000℃燒結(jié)轉(zhuǎn)化成莫來石。將該凝膠加入到燒制莫來石陶瓷的原料中，由于是液體，因此能得到均勻混合。燒結(jié)過程中，莫來石單相凝膠在980～1000℃先轉(zhuǎn)化為莫來石，類似于晶種一樣均勻分布在莫來石陶瓷原料中，從而促進(jìn)燒結(jié)，可使莫來石陶瓷原料在1400℃完成燒結(jié)，比傳統(tǒng)方法降低200℃，從而大大降低了能耗。
本發(fā)明提供的莫來石陶瓷低溫?zé)Y(jié)方法，包括下述順序的步驟1.把正硅酸乙酯與硝酸鋁的乙醇溶液混合，密封后室溫放置2～4天，獲得莫來石單相溶膠，其中硝酸鋁與正硅酸乙酯的摩爾比為3∶1，該莫來石單相溶膠干燥后可在980～1000℃之間轉(zhuǎn)化為莫來石陶瓷；2.取莫來石單相凝膠適量作為添加劑，添加到燒制莫來石陶瓷的原料中，攪拌均勻；所加入的莫來石單相凝膠中氧化鋁加上氧化硅的重量為陶瓷原料總重的2～5％；3.上述莫來石原料燒結(jié)，在1200～1300℃保溫0.5～2小時，在1400℃保溫1～3小時。
本發(fā)明的優(yōu)點是(1)正硅酸乙酯與硝酸鋁混合后形成的莫來石單相凝膠中，具有穩(wěn)定的Al-O-Si網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不因溶液濃度而變化，其在980～1000℃可轉(zhuǎn)化為莫來石，將其添加到莫來石陶瓷的原料中可起到晶種的作用；(2)莫來石單相凝膠溶液與莫來石原料混合，混合均勻性高于直接將莫來石晶種陶瓷粉料與莫來石原料混合，從而莫來石燒結(jié)溫度可有效降低；(3)加入2％采用該方法可以將莫來石陶瓷燒結(jié)溫度降低到1400℃。(4)可根據(jù)成品致密度的要求調(diào)整參數(shù)，成品要求致密，則莫來石單相凝膠中氧化鋁加上氧化硅的重量為陶瓷原料總重的比例小，1200～1300℃保溫時間長；成品不要求致密，則莫來石單相凝膠中氧化鋁加上氧化硅的重量為陶瓷原料總重的比例大，1200～1300℃保溫時間短。(5)莫來石單相凝膠可以任意配比加入到有莫來石陶瓷燒結(jié)的生產(chǎn)實踐中，可用于高純結(jié)構(gòu)陶瓷燒結(jié)，也可用于普通的耐火材料燒結(jié)。
四、具體實施方案下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實施例1稱量3摩爾硝酸鋁與1摩爾的正硅酸乙酯，分別添加到3摩爾的乙醇中，攪拌均勻后混合，室溫密封3天。稱量72克α-氧化鋁粉料，加入到100克硅溶膠中，該硅溶膠中SiO2含量為28wt％。稱量適量莫來石單相凝膠加入，莫來石單相凝膠中含理論組分莫來石重量占混合料中2％?；旌暇鶆虿⒏稍锖髩褐瞥删匦螇K，然后燒結(jié)。在1250℃保溫2小時，然后在1400℃保溫2小時獲得氣孔率僅10％的莫來石陶瓷塊。
實施例2
稱量3摩爾硝酸鋁與1摩爾的正硅酸乙酯，分別添加到3摩爾的乙醇中，攪拌均勻后混合，室溫密封3天。稱量72克α-氧化鋁粉料，加入到100克硅溶膠中，該硅溶膠中SiO2含量為28wt％。稱量適量莫來石單相凝膠加入，莫來石單相凝膠中含理論組分莫來石重量占混合料中5％。混合均勻并干燥后壓制成矩形塊，然后燒結(jié)。在1300℃保溫1小時，然后在1400℃保溫1小時獲得氣孔率25％的多孔莫來石陶瓷。
實施例3稱量3摩爾硝酸鋁與1摩爾的正硅酸乙酯，分別添加到3摩爾的乙醇中，攪拌均勻后混合，室溫密封3天。稱量72克α-氧化鋁粉料，加入到100克硅溶膠中，該硅溶膠中SiO2含量為28wt％。稱量適量莫來石單相凝膠加入，莫來石單相凝膠中含理論組分莫來石重量占混合料中2％。混合均勻并干燥后壓制成矩形塊，然后燒結(jié)。在1300℃保溫2小時，然后在1400℃保溫3小時獲得氣孔率5％的莫來石陶瓷塊。
權(quán)利要求
1.一種莫來石陶瓷低溫?zé)Y(jié)方法，其特征在于，包括下述順序的步驟(1)把正硅酸乙酯與硝酸鋁的乙醇溶液混合，密封后室溫放置2～4天，獲得莫來石單相溶膠，其中硝酸鋁與正硅酸乙酯的摩爾比為3∶1，該莫來石單相溶膠干燥后可在980～1000℃之間轉(zhuǎn)化為莫來石陶瓷；(2)取莫來石單相凝膠適量作為添加劑，添加到燒制莫來石陶瓷的原料中，攪拌均勻，所加入的莫來石單相凝膠中氧化鋁加上氧化硅的重量為陶瓷原料總重的2～5％；(3)上述莫來石原料燒結(jié)，在1200～1300℃保溫0.5～2小時，在1400℃保溫1～3小時。
全文摘要
一種莫來石陶瓷低溫?zé)Y(jié)方法，屬陶瓷低溫?zé)Y(jié)方法，該方法的特點是先將硝酸鋁與正硅酸乙酯的乙醇溶液混合制成莫來石單相凝膠，該凝膠干燥后可在980～1000℃燒結(jié)轉(zhuǎn)化成莫來石。將該凝膠加入到燒制莫來石陶瓷的原料中，由于是液體，因此能得到均勻混合。燒結(jié)過程中，莫來石單相凝膠在現(xiàn)轉(zhuǎn)化為莫來石，類似于晶種一樣均勻分布在莫來石陶瓷原料中，促進(jìn)燒結(jié)，可在1400℃完成燒結(jié)，比傳統(tǒng)方法降低200℃，從而大大降低了能耗。
文檔編號C04B35/18GK1810722SQ20061003770
公開日2006年8月2日 申請日期2006年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月10日
發(fā)明者陳照峰, 李敏, 李聰, 嚴(yán)波 申請人:南京航空航天大學(xué)