專利名稱：燒結(jié)的氧化鋁制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燒結(jié)的氧化鋁制品。
由于致密燒結(jié)的氧化鋁制品在高溫下具有機(jī)械強(qiáng)度高、絕緣穩(wěn)定性好、耐熱性和介電強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛地用作電絕緣材料，如用作內(nèi)燃機(jī)上的火花塞的絕緣體。
在一種已知的燒結(jié)氧化鋁制品中(DE3，405，205C3)，除了90-98%(重量)的三氧化二鋁和由二氧化硅、氧化鈣及氧化鎂組成的1-10%(重量)的添加或輔助氧化物之外，另外還混合有高達(dá)1%的氧化鋇(BaO)作為一種輔助劑。如果需要，還加入不足1%的氧化硼。這樣，在

圖1所示的SiO2-CaO-MgO相圖中，SiO2、CaO和MgO的氧化組合物就位于由點(diǎn)劃線所圍成的六邊形內(nèi)。在制備過程中，混合好的組分被濕磨至1.6μm大小的顆粒，干燥后在98，100KPa的壓力下壓成緊密體。壓緊后在1530-1610℃下燒結(jié)。
據(jù)稱以該方法生產(chǎn)的具有該組成的氧化鋁制品在高溫下具有很高的介電強(qiáng)度。引用以往的結(jié)果，介電強(qiáng)度平均僅在30-40KV/mm之間，輔助劑含量變化范圍大的制品的介電強(qiáng)度容易發(fā)生大的波動。
DE-AS2，027，574公布了一種燒結(jié)的陶瓷體，尤其是火花塞絕緣體，該燒結(jié)的陶瓷體含有94-96.5%(重量)的Al2O3和6.0-3.5%(重量)的輔助成分SiO2、CaO、MgO組成的混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。各種輔助組分的比例按圖1的SiO2-CaO-MgO相圖中虛線所示的平行四邊形內(nèi)的范圍進(jìn)行選擇的。在該例中，對具有這一組成的燒結(jié)陶瓷體檢驗(yàn)表明具有如此比例的輔助組分所制造的陶瓷制品的介電強(qiáng)度波動很大，從25至40KV/mm不等。
本發(fā)明提供了一種燒結(jié)的氧化鋁制品，其中含有90-98%(重量)的主要成分氧化鋁(Al2O3)和添加成分二氧化硅(SiO2)、氧化鈣(CaO)和氧化鎂(MgO)，其特征在于添加成分的總量為10-2%(重量)，而且各組分含量的比例在圖1所示的SiO2-CaO-MgO相圖中的三角形ABC中選擇，三角形的頂點(diǎn)以摩爾%表示，由下表數(shù)據(jù)確定二氧化硅 氧化鈣 氧化鎂
A 60.0 28.012.0B 60.0 40.00C 47.4 52.60根據(jù)本發(fā)明，燒結(jié)的氧化鋁制品具有如下優(yōu)點(diǎn)在輔助成分或叫助熔劑SiO2、CaO和MgO的含量和比例符合所述的范圍內(nèi)，利用常規(guī)生產(chǎn)方法和廉價(jià)的慣用原料，獲得了具有高介電強(qiáng)度的氧化鋁制品。如果燒結(jié)溫度是1650℃，電介質(zhì)強(qiáng)度在52KV/mm以上;如果燒結(jié)溫度為1600℃，則介電強(qiáng)度在42KV/mm以上。
按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)例，如果助熔劑比例的組成范圍限制在圖1中以BDEF為頂點(diǎn)的陰影四邊形之內(nèi)，則具有該范圍內(nèi)的混合物組成的所有氧化鋁陶瓷具有更高的介電強(qiáng)度，該介電強(qiáng)度基本上是均衡的，即波動更小。在1650℃的燒結(jié)溫度下，介電強(qiáng)度在55-59KV/mm之間;在1600℃的燒結(jié)溫度下，介電強(qiáng)度在42-49KV/mm之間。
本發(fā)明還提供了生產(chǎn)該燒結(jié)的氧化鋁制品的方法，尤其是火花塞絕緣體，其中主要成分是氧化鋁，添加成分是加熱時(shí)能形成氧化物的某些物質(zhì)如高嶺土、白堊、石英粉、方解石、菱鎂礦、滑石，把它們相互混合并壓成一種綠色的致密體，其特征在于將此綠色致密體在1600-1650℃的高溫下燒結(jié)1小時(shí)。
下面參照圖中所示的解釋性實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，其中圖1 顯示SiO2-CaO-MgO相圖，圖2 顯示SiO2/CaO+MgO的摩爾比率對CaO/Cao+MgO的摩爾比率所作的圖，圖3 顯示具有不同助熔劑組成的氧化鋁陶瓷所具有的介電強(qiáng)度表。
在燒結(jié)的氧化鋁制品中，主要成分三氧化二鋁(Al2O3)的用量為90-98%(重量);由二氧化硅(SiO2)、氧化鈣(CaO)和氧化鎂(MgO)組成的混合氧化物添加劑或輔助成分(也叫助熔劑)的加入量相應(yīng)地為10-2%(重量)。添加劑中各組分的比例按如下原則選擇，使其組成位于圖1所示的SiO2-CaO-MgO相圖中的實(shí)線三角形ABC內(nèi)。三角形的頂點(diǎn)由下表中數(shù)據(jù)確定，以摩爾%表示SiO2CaO MgO
A 60.0 28.012.0B 60.0 40.00C 47.4 52.60為了制造這種燒結(jié)的氧化鋁制品，也叫氧化鋁陶瓷，按照常規(guī)方法對已知的商售原材料(上述的氧化鋁和助熔劑)進(jìn)行處理和燒結(jié)，比如一種用于燒結(jié)的氧化鋁原料的平均粒度為2-5μm且氧化鈉(Na2O)含量少于0.2%。將氧化鋁和相應(yīng)數(shù)量的高嶺土、白堊、菱鎂礦及非必需的滑石(它們經(jīng)加熱形成SiO2，CaO和MgO)以適當(dāng)?shù)谋壤M(jìn)行混合，使最終燒結(jié)制品中Al2O3的重量含量在90-98%之間。混合料用鼓磨進(jìn)行干磨或濕磨。磨過的組分用有機(jī)粘合劑(如PVA、甲基纖維素、蠟乳液等)加工成顆粒。然后在均衡壓力下把顆粒料壓成一種綠色緊密體。綠色緊密體再被做成一定的形狀，如火花塞絕緣體，最后成形是用成形輪打磨完成，然后在1600-1650℃的溫度下燒結(jié)。
在圖3的表中所列的每個(gè)實(shí)例的介電強(qiáng)度，就是用該方法生產(chǎn)的氧化鋁陶瓷的結(jié)果?？梢郧宄乜吹剑绻趸颯iO2、CaO和MgO的組成位于圖1所示的實(shí)線三角形ABC內(nèi)，則能獲得高介電強(qiáng)度的產(chǎn)品，在1600℃的燒結(jié)溫度下，為42-49KV/mm，在1650℃的燒結(jié)溫度下，為53-59KV/mm。為了更好地比較混合料的組成比例(它們的組成比例在表3中以摩爾而不是以重量來表示)，圖2把SiO2/CaO+MgO的摩爾比值作為CaO/CaO+MgO的摩爾比值的函數(shù)作圖。在該圖中，依據(jù)本發(fā)明，氧化物組成的比例在實(shí)線所示的三角形ABC的范圍內(nèi)。為了便于比較，在圖2中將按照以往技術(shù)生產(chǎn)的類似氧化鋁制品中的輔料氧化物的組成分別用點(diǎn)劃線和虛線表示出來?？梢郧宄乜吹奖景l(fā)明所描述的氧化鋁陶瓷中的氧化物組成的比例的變化范圍比先有技術(shù)小得多，而且與先有技術(shù)的范圍僅有部分重疊。
在氧化鋁陶瓷制品的一個(gè)優(yōu)選實(shí)例中，對氧化物SiO2、CaO和MgO的組成比例所允許變化的范圍又進(jìn)行了限制，使其在圖1和圖2的陰影四邊形BDEF中變化。
四邊形的頂點(diǎn)以摩爾%表示，由下表數(shù)據(jù)確定SiO2CaO MgO
B 60.0 40.00D 60.0 34.8 5.2E 55.5 38.7 5.8F 50.0 50.00正如表3的下半部分所示，滿足這些條件的燒結(jié)的氧化鋁制品具有很高的介電強(qiáng)度，在高燒結(jié)溫度下，該制品介電強(qiáng)度的變化相對于其整個(gè)范圍是很小的。因此，在1650℃的燒結(jié)溫度下，介電強(qiáng)度為55-59KV/mm，在1600℃的燒結(jié)溫度下，介電強(qiáng)度為42-49KV/mm。
權(quán)利要求
1.燒結(jié)的氧化鋁制品，它具有90-98%(重量)的主要成分三氧化二鋁(Al2O3)和添加成分二氧化硅(SiO2)、氧化鈣(CaO)和氧化鎂(MgO)，其特征在于添加成分的總量為10%-2%(重量)，而且各組分的含量比例從圖1所示的SiO2-CaO-MgO相圖中的三角形ABC中選擇。三角形的頂點(diǎn)以摩爾%表示，由下表數(shù)據(jù)確定二氧化硅 氧化鈣 氧化鎂A 60.0 28.012.0B 60.0 40.00C 47.4 52.60
2.按照權(quán)利要求1的氧化鋁制品，其特征在于添加成分(SiO2、CaO、MgO)的組成被限制在三角形ABC中的四邊形BDEF中，四邊形的頂點(diǎn)以摩爾%表示，由下表數(shù)據(jù)確定二氧化硅 氧化鈣 氧化鎂 B 60.0 40.00 D 60.0 34.8 5.2 E 55.5 38.7 5.8 F 50.0 50.00
3.生產(chǎn)燒結(jié)的氧化鋁制品的方法，尤其是火花塞絕緣體，其中主要成分是三氧化二鋁，添加成分是加熱時(shí)能形成氧化物的某些物質(zhì)如高嶺土、白堊、石英粉、方解石、菱鎂礦、滑石，把它們相互混合并壓成一種綠色的致密體，其特征在于將此綠色致密體在1600℃-1650℃的高溫下燒結(jié)約1小時(shí)。
全文摘要
一種燒結(jié)氧化鋁制品，其中主要成分Al
文檔編號C04B35/111GK1078710SQ9310574
公開日1993年11月24日 申請日期1993年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月14日
發(fā)明者R·波爾納 申請人:羅伯特-博希股份公司