本发明涉及一种以氧化铝为基质的陶瓷制品,特别涉及氧化铝基纳米级复相陶瓷的制造方法。 氧化铝陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、高强度、高硬度的特点,是一种绝缘体,在100℃时,电阻率为2×1017Ω·M,现有的氧化铝陶瓷是不导电的。日本专利JP 0495388提供一种掺碳的粘土质陶瓷,在粘土中掺入0.5~3%(重量)碳黑,经烧结制成微波发热元件。
本发明的目的在于提供一种氧化铅基纳米级复相陶瓷的制造方法,以Al2O3和纳米级C粉末为原料制造具有导电性能的氧化铝基纳米级复相陶瓷,其常温电阻率为0.1~1000ΩM,电阻率的大小是可调整的。
实现本发明目的的技术措施是在Al2O3中加入纳米级C粉末,烧结后C分布在Al2O3基质晶粒的界面上,由于C是导电导热体,使本复相陶瓷具有导电性能,其导电率随C含量不同而不同。
本发明的特征是:采用的成分配比是含有65~99.5vol%的Al2O3(α型或γ型)和35~0.5vol%的C,其中Al2O3粉末的平均粒径为0.1~2μm,C粉末的粒径为5~100nm;经混匀后置于还原气氛或隋性气体保护下的烧结炉内,加热至1500~1700℃,无压烧结2~6小时,或热压烧结0.5~2小时制成。上述地Al2O3也可采用MgO含量不超过10%(体积百分数)的Al2O3-MgO复合粉料替代。
同现有技术比较,本发明的优点是本陶瓷制品具有导电性,电阻率为0.1~1000ΩM,电导率为10~0.001Ω-1M-1,且其电阻率随组份中的C含量不同而不同,即电阻率的大小可根据该陶瓷制品用途的不同进行调整,如图1所示。
图1为掺C氧化铝纳米级复相陶瓷电阻率随C体积百分含量的变化图。
图2为C含量的5%(体积百分比)的氧化铝纳米级复相陶瓷断口扫描电镜图象(5000倍)。
实施例1:
制成常温电阻率为36ΩM的氧化铝基纳米级复相陶瓷制品,成分配比:Al2O3为95%(体积百分比),C为5%(体积百分比),其中Al2O3粉末为α-Al2O3,平均粒径为0.1μm,C粉末平均粒径为20nm,按以上配比称量,置于玛瑙球磨罐中,加入酒精,放在高速球磨机上球磨24小时,使之充分混匀,进行干燥,酒精完全挥发后,于1610℃在N2气氛中热压烧结一小时,压力为30MPa,制成陶瓷制品。
测试结果显示:常温电阻率为36ΩM,电导率为0.028Ω-1M-1,抗弯强度为310MPa。断口扫描电镜图象示于图2,放大倍数为5000倍。图象显示出C处于Al2O3晶界上,C的分布是连续的,由此也可证实该陶瓷具有导电性。
实施例2:
制造一种具有导电性能的氧化铝基纳米级复相陶瓷,成分配比:Al2O3-MgO占82.5%(体积百分比),在Al2O3-MgO中MgO占0.25%(重量百分比),C占总量的17.5%(体积百分数),其中Al2O3-MgO粉末平均粒径为0.25μm,C粉末平均粒径为100nm,其余条件与实施例1相同。
测试结果:常温电阻率为0.374ΩM,常温电导率为2.675Ω-1M-1,抗弯强度为215MPa。