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专利号: 2018105165263
申请人: 江苏师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 水泥;混凝土;人造石;陶瓷;耐火材料〔4〕
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于改进的Isobam凝胶体系制备YAG透明陶瓷的方法,其特征在于,它包括以下步骤:

步骤一、按照Y3Al5O12分子式的化学计量比分别称量纳米Y2O3粉体、纳米Al2O3粉体;

步骤二、将磨球、有机溶剂、分散剂A、烧结助剂与称量好的纳米氧化物粉体放入球磨罐中,进行球磨混合后得混合浆料A;所述分散剂A为聚乙烯亚胺溶液;

步骤三、取出所述混合浆料A进行干燥处理,过100~200目筛,将过筛后的粉体置于马弗炉中煅烧,作为凝胶注模成型的原料粉;

步骤四、在球磨罐中加入去离子水、Isobam溶液、树脂交联剂、分散剂B、磨球,最后加入所述原料粉,用pH调节剂调节体系pH值为9~11,初步搅拌后再进行球磨混合,得固含量为

76~78%的混合浆料B;所述树脂交联剂为水溶性酚醛树脂、水性丙烯酸树脂、聚氨酯中的一种或多种,所述分散剂B为柠檬酸铵、聚丙烯酸铵、聚乙二醇水基陶瓷分散剂中的一种或多种;所述Isobam溶液的溶质为Isobam104;

步骤五、混合浆料B真空除气泡,然后注入模具中成型;

步骤六、凝胶干燥固化后得到湿素坯,将湿素坯干燥后排胶;所述凝胶干燥固化的具体过程为:在室温条件下凝胶固化0.5~2小时后,放入干燥烘箱中,在25~35℃温度下保温24~72小时;再升温至55~80℃,保温24~72小时;

步骤七、将排胶后的素坯置于真空气氛中高温烧结,退火,抛光后即得YAG透明陶瓷。

2.根据权利要求1所述的基于改进的Isobam凝胶体系制备YAG透明陶瓷的方法,其特征在于,步骤一中,所述的Y2O3粉体粒径为500~600nm,Al2O3粉体粒径为200~600nm。

3.根据权利要求1所述的基于改进的Isobam凝胶体系制备YAG透明陶瓷的方法,其特征在于,所述磨球为高纯氧化铝磨球,所述磨球与纳米氧化物粉体总质量比为1~3:1,球磨转速为120r/min~160r/min,球磨时间为15~24小时;

所述有机溶剂为无水乙醇,所述有机溶剂与纳米氧化物粉体总质量比为1:1~1.5;

所述分散剂A的加入量占纳米氧化物粉体总质量的体积百分数为0.1~0.8%;

所述烧结助剂包括MgO、SiO2、CaO中的一种或几种,所述烧结助剂的加入量为纳米氧化物粉体总质量的0.1~0.5%;

所述球磨罐的材质为尼龙、氧化铝陶瓷、聚四氟乙烯或聚氨酯中的一种。

4.根据权利要求1所述的基于改进的Isobam凝胶体系制备YAG透明陶瓷的方法,其特征在于,步骤三中,所述的干燥温度为50~60℃,干燥时间为24~48小时;所述煅烧的具体过程为:从室温升温到700~900℃,升温速率为2~3℃/min,保温6~8小时,然后降温到室温~100℃,降温速率为1~3℃/分钟。

5.根据权利要求1所述的基于改进的Isobam凝胶体系制备YAG透明陶瓷的方法,其特征在于,步骤四中,所述Isobam溶液的质量分数为15~25%;

所述树脂交联剂的加入量为Isobam溶液的溶质质量的1~5倍;

所述pH调节剂为氨水或四甲基氢氧化铵;

所述分散剂B的加入量为所述原料粉总质量的0.2~0.5%;

初步搅拌的时间10~30分钟;

所述的球磨转速为250~350r/min,球磨时间为20~60min。

6.根据权利要求1所述的基于改进的Isobam凝胶体系制备YAG透明陶瓷的方法,其特征‑3 ‑3

在于,步骤五中,真空除气的压力为1×10 ~2×10 Pa,时间为2~10min。

7.根据权利要求1所述的基于改进的Isobam凝胶体系制备YAG透明陶瓷的方法,其特征在于,步骤六中,所述排胶的具体过程为:室温下以0.5~2℃/分钟的速率升温至400~500℃,保温4~8小时,再以0.5~2℃/分钟升温到800~900℃,并保温4~8小时。

8.根据权利要求1所述的基于改进的Isobam凝胶体系制备YAG透明陶瓷的方法,其特征在于,步骤七中,所述的烧结的具体过程为:室温下首先按5~10℃/分钟升温到200℃,保温

10~30分钟,其次按10~20℃/分钟升温到1000℃并保温10~30分钟,再次按3~10℃/分钟升温到1300℃并保温1~2小时,然后按1~5℃/分钟升温到1780℃并保温6~20小时,最后‑2 ‑5

以5~10℃/分钟降温到室温,整个烧结过程中真空度保持在1×10 ~1×10 Pa。

9.根据权利要求1所述的基于改进的Isobam凝胶体系制备YAG透明陶瓷的方法,其特征在于,步骤七中,所述的退火的具体过程为:室温下首先按2~5℃/分钟升温到200℃,其次按5~15℃/分钟升温到1200℃,再次按3~10℃/分钟升温到退火温度1400~1500℃,并保温8~12小时,最后以5~10℃/分钟降温到室温。