CN110938862A - 高纯度单晶刚玉粉体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高纯度单晶刚玉粉体及其制备方法,属于陶瓷材料技术领域。该高纯度单晶刚玉粉体制备方法,按一定重量份数,取粉体原料混合均匀,粉体原料包括铝的无机含氢氧元素化合物、氯化铝、氟化铝、硝酸铝;再在低温高压条件下烧结得到单晶刚玉粉体。本发明制备工艺简单,在不加入含其他金属元素添加剂的情况下,能够低温烧结制备得到高纯度单晶刚玉粉体。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种陶瓷材料领域的技术,具体是一种高纯度单晶刚玉粉体及其制备方法。
背景技术
单晶刚玉是刚玉系列中一种比较好的磨料,具有韧性好、硬度高的特点,常用于高档研磨材料。目前单晶刚玉大多在电弧炉中通过矾土与添加剂冶炼而成。此方法需要在高温条件下进行,能耗较高,且杂质含量高,如需得到高纯度的单晶刚玉,还需进一步除杂处理,工艺复杂。
例如公开(公告)号CN101906663B的中国专利申请采用氧化铝粉、锐钛型钛白粉、钛石粉、氟化铝、二氧化锆粉等加热到2000℃-2600℃,持续加热25-32小时,得到粉体还需破碎,除杂等繁琐工艺。为了降低温度,例如公开(公告)号CN104499051B的中国专利申请将1-5μm的α-氧化铝粉与抑制剂混合均匀后于1500-1700℃下进行熔炼,冷却获得单晶刚玉;该申请虽然通过添加种子缓慢生长降低了制备所需温度,但是该温度依然高于1500℃。
为了解决现有技术存在的上述问题,本发明由此而来。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足,提出了一种高纯度单晶刚玉粉体及其制备方法,制备工艺简单,在不加入含其他金属元素添加剂的情况下,能够低温烧结制得高纯度单晶刚玉粉体。
本发明涉及一种高纯度单晶刚玉粉体制备方法,按一定重量份数,取粉体原料混合均匀,粉体原料包括铝的无机含氢氧元素化合物、氯化铝、氟化铝、硝酸铝;再在低温高压条件下烧结得到单晶刚玉粉体。
优选地,铝的无机含氢氧元素化合物的重量份数为30-70份,氯化铝的重量份数为5-15份,氟化铝的重量份数为1-5份,硝酸铝的重量份数为1-5份。
进一步优选地,铝的无机含氢氧元素化合物为氢氧化铝、聚合氯化铝、勃姆石、拟薄水铝石中至少一种。
优选地,烧结温度为1000-1400℃,升温速率1-10℃/min,烧结压力0.1-10MPa,烧结时间1-10h。
优选地,各粉体原料的粒径D50分别为500nm-100μm,纯度分别为99%-99.999%。
优选地,混合为在干粉混合机中搅拌混合2-7h。
本发明涉及一种高纯度单晶刚玉粉体,采用上述方法制备得到,制得的粉体粒径D50为5-275μm,满足目前市场上F46-F150的要求,纯度为99%-99.999%。粒径可以通过改变铝的无机含氢氧元素化合物在混合粉体中的比例,以及烧结时间来调整。
技术效果
与现有技术相比,本发明具有如下技术效果:
1)制备工艺简单,将粉体原料混合均匀后烧结即可,避免了采用溶胶凝胶法制备煅烧前体的复杂过程,且在不加入含其他金属元素添加剂的情况下,能够制得高纯度单晶刚玉粉体;另外相对于需要添加含其他金属元素添加剂的制备工艺,煅烧温度低,减少了能耗;
2)制备得到的高纯度单晶刚玉呈明显的多面体结构,具有良好的分散性能,且硬度高,耐磨性好。
附图说明
图1为实施例1中单晶刚玉的扫描电镜图;
图2为实施例1中单晶刚玉的XRD图;
图3为实施例3中单晶刚玉的光学显微镜图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细描述。
本发明实施例涉及一种高纯度单晶刚玉粉体制备方法,按重量份数,取粉体原料在干粉混合机中搅拌混合2-7h,粉体原料包括30-70重量份铝的无机含氢氧元素化合物、5-15份重量份的氯化铝、1-5份重量份的氟化铝、1-5份重量份的硝酸铝;再以1-10℃/min的速率升温至1000-1400℃、在0.1-10MPa加压条件下烧结1-10h得到单晶刚玉粉体。
进一步优选地,铝的无机含氢氧元素化合物为氢氧化铝、聚合氯化铝、勃姆石、拟薄水铝石中至少一种。
优选地,各粉体原料的粒径D50为500nm-100μm,纯度99%-99.999%。
实施例1
取粒径D50为1μm的Al(OH)3粉体30kg,氯化铝5kg,氟化铝2kg,硝酸铝2kg,在干粉混料机中混合2h;之后放入氧化铝坩埚中,再置于高温炉中,以5℃/min的速率升温至1300℃,炉内压力5MPa,保温处理6h,高纯度单晶刚玉粉体;其SEM照片如图1所示,呈明显的多面体结构,其XRD图如图2所示,未观察到杂质的衍射峰,纯度高。
实施例2
取粒径D50为15μm的Al(OH)3粉体40kg,氯化铝5kg,氟化铝3kg,硝酸铝3kg,在混料机中混合3h;之后放入氧化铝坩埚中,再置于高温炉中,以5℃/min的速率升温至1300℃,炉内压力5MPa,保温处理6h,即可得到高纯度单晶刚玉粉体。
实施例3
取粒径D50为50μm的勃姆石粉体30kg,氯化铝5kg,氟化铝2kg,硝酸铝2kg,在混料机中混合2h;之后放入氧化铝坩埚中,再置于高温炉中,以5℃/min的速率升温至1300℃,炉内压力5MPa,保温处理6h,即可得到高纯度单晶刚玉粉体;其光学显微镜图如图3所示,证明具有良好的分散性。
实施例4
取粒径D50为5μm的聚合氯化铝粉体60kg,氯化铝12kg,氟化铝3kg,硝酸铝3kg份,在混料机中混合2h;之后放入氧化铝坩埚中,再置于高温炉中,以5℃/min的速率升温至1100℃,炉内压力2MPa,保温处理4h,即可得到高纯度单晶刚玉粉体。
实施例5
取粒径D50为5μm的聚合氯化铝粉体64kg,氯化铝10kg,氟化铝2.5kg,硝酸铝2.5kg份,在混料机中混合3h;之后放入氧化铝坩埚中,再置于高温炉中,以5℃/min的速率升温至1100℃,炉内压力8MPa,保温处理6h,即可得到高纯度单晶刚玉粉体。
需要强调的是:以上仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种高纯度单晶刚玉粉体制备方法,其特征在于,按一定重量份数,取粉体原料混合均匀,粉体原料包括铝的无机含氢氧元素化合物、氯化铝、氟化铝、硝酸铝;再在低温高压条件下烧结得到单晶刚玉粉体。
2.根据权利要求1所述高纯度单晶刚玉粉体制备方法,其特征是,所述铝的无机含氢氧元素化合物的重量份数为30-70份,氯化铝的重量份数为5-15份,氟化铝的重量份数为1-5份,硝酸铝的重量份数为1-5份。
3.根据权利要求1所述高纯度单晶刚玉粉体制备方法,其特征是,所述铝的无机含氢氧元素化合物为氢氧化铝、聚合氯化铝、勃姆石、拟薄水铝石中至少一种。
4.根据权利要求1所述高纯度单晶刚玉粉体制备方法,其特征是,所述烧结温度为1000-1400℃,升温速率1-10℃/min,烧结压力0.1-10MPa,烧结时间1-10h。
5.根据权利要求1所述高纯度单晶刚玉粉体制备方法,其特征是,所述各粉体原料的粒径D50分别为500nm-100μm,纯度分别为99%-99.999%。
6.根据权利要求1所述高纯度单晶刚玉粉体制备方法,其特征是,所述混合为在干粉混合机中搅拌混合2-7h。
7.一种高纯度单晶刚玉粉体,其特征在于采用权利要求1-5任一项所述方法制备得到,制得的粉体粒径D50为5-275μm,纯度99%-99.999%。
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