一種低溫燒結的95氧化鋁陶瓷材料制造技術

本發明專利技術公開了一種特征在于低溫燒結、氧化鋁重量百分比為95%的陶瓷材料（簡稱為95瓷）及其制造方法。其特點是以95.0%的亞微米級細晶氧化鋁粉末為主料加上5.0%由適量MgO、SiO

A low temperature sintered 95 alumina ceramic material

A ceramic material (hereinafter referred to as 95 porcelain) characterized by low temperature sintering and a weight percent of alumina (95%) and a method for making the same are disclosed. It is characterized by 95% submicron fine crystalline alumina powder as main material and 5% by proper amount of MgO and SiO

【技術實現步驟摘要】
一種低溫燒結的95氧化鋁陶瓷材料
本專利技術涉及低溫燒結的95氧化鋁陶瓷材料及其制造方法和用途，屬于一種微波介質材料，可用于微波通訊等領域。
技術介紹
氧化鋁陶瓷材料是一種以氧化鋁（Al2O3）為主體的陶瓷材料。氧化鋁陶瓷材料因具有機械強度高、硬度大、高溫絕緣電阻高、高頻介電損耗小、耐化學腐蝕性和導熱性良好等一系列優良性能，已被廣泛應用于機械、石油、化工、紡織、電子以及冶金等各個行業。由于無線通信的快速發展，氧化鋁陶瓷材料作為微波介質材料最近已被應用于基板、諧振器，過濾器以及其他微波通信系統中的關鍵部件，在技術上和商業上都有重要的作用。根據陶瓷材料中氧化鋁含量的多少，氧化鋁陶瓷材料可分為95瓷、85瓷及75瓷等。與85、75瓷相比，95瓷的氧化鋁含量高，介電性能好（特別是介電損耗低），但同時95瓷燒結溫度也遠高于85、75瓷，不僅成本高，而且不利于與一些熔點較低的賤金屬共燒。因此，開發低溫燒結的95瓷是國內、外研究人員共同追求的目標。通常采取的辦法有兩個，一是采用燒結性能良好的超細氧化鋁粉，二是選擇適當的低溫燒結助劑。但到目前為止，將這兩種方法結合一起應用的技術很少見。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種低溫燒結、介電性能優異的95氧化鋁陶瓷材料及其制造方法。本專利技術制造方法的基本特點是以亞微米級的細晶氧化鋁粉體為原料，加入由適量MgO、SiO2、CaO，以及B2O3、TiO2、Na2O中的1-3種共同混合而成的燒結助劑，以利于低溫燒結和提高陶瓷產品的介電性能。利用干壓成型工藝制得陶瓷生坯，陶瓷生坯放置在普通電爐中，在1250℃的溫度下保溫2-4小時，升溫速率為2℃/min。即可制得高密度、表面光滑平整，介電性能優異的95氧化鋁陶瓷瓷件。首先按照計量配比稱量原料：95.0wt%氧化鋁（Al2O3）、5.0wt%燒結助劑（由氧化鎂（MgO）、氧化硅（SiO2）、氧化鈣（CaO），以及氧化硼（B2O3）、氧化鈦（TiO2）、氧化鈉（NaO）的1-3種共同混合而成），按配方要求，稱量原料裝入球磨罐中，加入去離子水和少量干壓成型有機助劑PVA，以氧化鋯為磨介球磨24小時，球磨結束后在80℃烘箱中干燥12-24小時，取出后過40目篩，將粉料加入金屬模具干壓成型，將壓制好的陶瓷生坯放在電爐中1250℃的溫度下燒結2-4小時，自然冷卻后取出，制得高致密度、性能優異的95氧化鋁陶瓷件。本專利技術通過結合使用細晶氧化鋁粉末和添加燒結助劑的方法，大大降低了95瓷的燒結溫度（1250℃），能耗小，節約成本，同時使低溫燒結的95瓷具有優異的介電性能（介電常數=9.75-9.85，Q×f值=28500-33000GHz）。典型地，以95.0%細晶Al2O3粉+1.0%MgO+1.0%SiO2+1.0%CaO+1.0%TiO2+0.5%Na2O+0.5%B2O3為原料，可在1250℃的低溫下燒結成瓷，其體積密度可達3.83g·cm-3，介電常數為9.83，Q×f值可達到33000GHz。具體實施方式實施方案一：以細晶氧化鋁(Al2O3)，商用氧化鎂（MgO）、氧化硅（SiO2）、氧化鈣（CaO）和氧化鈦（TiO2）為原料，按以下重量百分比稱量：Al2O3=95.0%，MgO=2.0%，SiO2=1.5%，CaO=1.0%，TiO2=0.5%稱量，稱量好相應的物料裝入球磨機中球磨，球磨時間為24h，球磨介質為去離子水（料：水：球=1:2:3）。干燥后過40目篩得到混合干粉。將粉末干壓成圓柱狀樣品，然后在小于1250℃溫度下燒結2-4小時，升溫速度為2℃/min。自然冷卻后，即可得到高致密度、光滑平整、性能優異的95瓷氧化鋁陶瓷材料。將制得的95瓷氧化鋁陶瓷材料進行測試，結果顯示：這種低溫燒結的95瓷陶瓷材料體積密度可達3.78g·cm-3，介電常數為9.76，Q×f值可達到28800GHz。實施方案二：以細晶氧化鋁(Al2O3)，商用氧化鎂（MgO）、氧化硅（SiO2）、氧化鈣（CaO）和氧化鈦（TiO2）為原料，按以下重量百分比稱量：Al2O3=95.0%，MgO=1.5%，SiO2=2.0%，CaO=1.0%，TiO2=0.5%稱量，稱量好相應的物料裝入球磨機中球磨，球磨時間為24h，球磨介質為去離子水（料：水：球=1:2:3）。干燥后過40目篩得到混合干粉。將粉末干壓成圓柱狀樣品，然后在小于1250℃溫度下燒結2-4小時，升溫速度為2℃/min。自然冷卻后，即可得到高致密度、光滑平整、性能優異的95瓷氧化鋁陶瓷材料。將制得的95瓷氧化鋁陶瓷材料進行測試，結果顯示：這種低溫燒結的95瓷陶瓷材料體積密度可達3.79g·cm-3，介電常數為9.78，Q×f值可達到29200GHz。實施方案三：以細晶氧化鋁(Al2O3)，商用氧化鎂（MgO）、氧化硅（SiO2）、氧化鈣（CaO）和氧化硼（B2O3）為原料，按以下重量百分比稱量：Al2O3=95.0%，MgO=1.5%，SiO2=2.0%，CaO=1.0%，B2O3=0.5%稱量，稱量好相應的物料裝入球磨機中球磨，球磨時間為24h，球磨介質為去離子水（料：水：球=1:2:3）。干燥后過40目篩得到混合干粉。將粉末干壓成圓柱狀樣品，然后在小于1250℃溫度下燒結2-4小時，升溫速度為2℃/min。自然冷卻后，即可得到高致密度、光滑平整、性能優異的95瓷氧化鋁陶瓷材料。將制得的95瓷氧化鋁陶瓷材料進行測試，結果顯示：這種低溫燒結的95瓷陶瓷體積密度可達3.80g·cm-3，介電常數為9.80，Q×f值可達到30900GHz。實施方案四：以細晶氧化鋁(Al2O3)，商用氧化鎂（MgO）、氧化硅（SiO2）、氧化鈣（CaO）和氧化鈉（Na2O）為原料，按以下重量百分比稱量：Al2O3=95.0%，MgO=2.0%，SiO2=2.0%，CaO=0.5%，Na2O=0.5%稱量，稱量好相應的物料裝入球磨機中球磨，球磨時間為24h，球磨介質為去離子水（料：水：球=1:2:3）。干燥后過40目篩得到混合干粉。將粉末干壓成圓柱狀樣品，然后在小于1250℃溫度下燒結2-4小時，升溫速度為2℃/min。自然冷卻后，即可得到高致密度、光滑平整、性能優異的95瓷氧化鋁陶瓷材料。將制得的95瓷氧化鋁陶瓷材料進行測試，結果顯示：這種低溫燒結的95瓷陶瓷體積密度可達3.79g·cm-3，介電常數為9.79，Q×f值可達到28600GHz。實施方案四：以細晶氧化鋁(Al2O3)，商用氧化鎂（MgO）、氧化硅（SiO2）、氧化鈣（CaO）、氧化鈦（TiO2）、氧化鈉（Na2O）和氧化硼（B2O3）為原料為原料，按以下重量百分比稱量：Al2O3=95.0%，MgO=1.0%，SiO2=1.5%，CaO=1.0%，TiO2=1.0%、B2O3=0.5%稱量，稱量好相應的物料裝入球磨機中球磨，球磨時間為24h，球磨介質為去離子水（料：水：球=1:2:3）。干燥后過40目篩得到混合干粉。將粉末干壓成圓柱狀樣品，然后在小于1250℃溫度下燒結2-4小時，升溫速度為2℃/min。自然冷卻后，即可得到高致密度、光滑平整、性能優異的95瓷氧化鋁陶瓷材料。將制得的95瓷氧化鋁陶瓷材料進行測試，結果顯示：這種低溫燒結的95瓷陶瓷體積密度本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種低溫燒結的95氧化鋁陶瓷材料，其特征在于：以亞微米級的細晶氧化鋁粉末為主料，加入由適量MgO、SiO

【技術特征摘要】
1.一種低溫燒結的95氧化鋁陶瓷材料，其特征在于：以亞微米級的細晶氧化鋁粉末為主料，加入由適量MgO、SiO2、CaO，以及B2O3、TiO2、Na2O中的1-3種共同混合而成的燒結助劑。2.在步驟（1）中的主料與燒結助劑在球磨機中加水球磨，干燥后過篩得到混合干粉；將步驟（2）得到的混合干粉干壓成型，燒制，即可得到所需的陶瓷樣品。3.根據權利要求1所述一種低溫燒結的95氧化鋁陶瓷材料，其特征在于：步驟（2）中，主料與燒結助劑的配比為95：5（重量百分比），所述球磨時間為12~24h，球磨介質為氧化鋯磨球和去離子水，料：水：球=1：2：3，干燥溫度為80oC。4.根據權利要求1所述一種低溫燒結的95氧化鋁陶瓷材料，其特征在于：步驟（3）中，所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李蔚，嚴嵩，韓蕊，傅文平，陳成，
申請(專利權)人：華東理工大學，
類型：發明
國別省市：上海,31