一种含氧化铝微晶玻璃粉体制备方法.pdf

本发明涉及一种含氧化铝的微晶玻璃粉体制备方法，该方法包括下列步骤：(1)以铝的无机盐为原料制备勃姆石溶胶，将生成的勃姆石溶胶与硅溶胶或与硅溶胶及金属无机盐混合或与金属无机盐直接混合；(2)将混合物在100℃烘干得到含氧化铝微晶玻璃的先驱体；(3)在1000～1300℃热处理后得到含氧化铝的微晶玻璃粉体。本发明含氧化铝的微晶玻璃组成简单，生产成本低，产品纯度高，不使用有机溶剂，可用于含氧化铝的微晶玻璃粉体的制备。

1、  一种含氧化铝微晶玻璃粉体的制备方法，特征在于该方法包括下列步骤：
(1)将硝酸铝或氯化铝制成水溶液，将上述溶液加热至60～80℃时，向溶液中滴加氨水至粘稠，反应生成勃姆石溶胶，将生成的勃姆石溶胶与硅溶胶或与硅溶胶及金属无机盐混合或与金属无机盐直接混合，持续搅拌至均匀；
(2)将生成的溶胶混合物在100℃烘干，得到含氧化铝及其它无机盐的先驱体；
(3)将所制备的含氧化铝及其它无机盐的先驱体放置在箱式炉中，控制烧结温度在1000～1300℃的条件下保温1～2小时，得到不同晶相的微晶玻璃粉体。

2、  根据权利要求1所述的含氧化铝的微晶玻璃粉体的制备方法，其特征在于金属无机盐包括锂、镁、钡、钙和钾等金属的硝酸盐和锂、镁、钡、钙和钾等金属的氯化物。

3、  根据权利要求1所述的含氧化铝的微晶玻璃粉体的制备方法，其特征在于硅溶胶的pH值为3～4。

4、  根据权利要求1所述的含氧化铝的微晶玻璃粉体的制备方法，其特征在于得到的微晶玻璃粉体所含晶相为锂霞石、锂辉石、堇青石、钡长石、偏铝酸锂、钙铝方柱石和α-硅灰石、莫来石、镁铝尖晶石、白榴石。

一种含氧化铝微晶玻璃粉体制备方法
技术领域
本发明涉及一种微晶玻璃粉体制备方法，具体地说是一种含氧化铝的微晶玻璃粉体制备方法。
背景技术
微晶玻璃具有机械强度高，绝缘性能优良，介电损耗少，介电常数稳定，热膨胀系数可在很大范围调节，耐化学腐蚀，耐磨，热稳定性好，使用温度高等特点。具有超低膨胀的微晶玻璃可用于制备炊具、高温电光源玻璃、高温观察窗、化学管道等。还可用于制备大型天文望远镜的反射镜、激光陀螺仪等。目前商业上生产微晶玻璃主要是通过玻璃熔融后再热处理结晶的方法。在熔融玻璃时需要加入助烧剂，以降低熔融温度，但是助烧剂的加入就会使生产出的微晶玻璃热膨胀系数增大。而且含氧化铝微晶玻璃的熔融温度一般都在1400℃以上。
利用溶胶-凝胶技术制备微晶玻璃具有制品的均一性好，化学成分可以有选择的掺杂，制品的纯度高，烧结温度比传统的固相反应法低等优点得到广泛关注。但是在使用两种以上醇盐制备多组分的凝胶时，这种方法存在问题需要引起注意，①不同醇盐的水解速度不同，如果不加控制就容易造成成分不均匀、烧结温度升高等问题，而且容易出现其它杂质晶相，消除这些其它晶相需要额外的热处理，这就使制备工艺变得复杂。解决这个问题的方法主要有对金属醇盐螯和一些配位体使其发生化学改性、合成多组元醇盐和部分醇盐预水解等方法，但是这些方法往往使制备工艺变得复杂而且费时。②金属醇盐价格相对昂贵。③在使用金属醇盐制备微晶玻璃的过程中，一般都使用乙醇等有机溶剂，使制备成本升高且不利于环境保护。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种组成简单，生产成本低，不使用乙醇等有机溶剂的含氧化铝的微晶玻璃粉体制备方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案如下：一种含氧化铝微晶玻璃粉体的制备方法，其特征在于该方法包括下列步骤：
(1)、将硝酸铝或氯化铝制成水溶液，将硝酸铝或氯化铝水溶液加热至60～80℃时，向溶液中滴加氨水至粘稠，反应生成勃姆石溶胶，将生成的勃姆石溶胶与硅溶胶或与金属无机盐或与金属无机盐及硅溶胶混合，持续搅拌至均匀；
(2)、将生成的溶胶混合物在100℃烘干，得到含氧化铝和其它无机盐的先驱体；
(3)、将所制备的含氧化铝及其它无机盐的先驱体放置在箱式炉中，控制烧结温度在1000～1300℃的条件下保温1～2小时，得到含有不同晶相的微晶玻璃粉体。
本发明所说的金属无机盐包括锂、镁、钡、钙和钾等金属的硝酸盐和锂、镁、钡、钙和钾等金属的氯化物，所说的硅溶胶的pH值为3～4。步骤(3)生成的微晶玻璃粉体所含晶相为锂霞石、锂辉石、堇青石、钡长石、偏铝酸锂、钙铝方柱石和α-硅灰石、莫来石、镁铝尖晶石、白榴石等。
本发明将勃姆石溶胶与硅溶胶或与硅溶胶及金属无机盐混合或与金属无机盐直接混合，得到含氧化铝微晶玻璃的先驱体，热处理得到含氧化铝的微晶玻璃粉体，其颗粒粒度在50～200μm之间。对照现有技术，本发明微晶玻璃粉体工艺相对简单，生产成本低，制备过程不使用有机溶剂，可广泛地应用于含氧化铝微晶玻璃粉体制备。特别克服了现有溶胶凝胶方法制备含氧化铝微晶玻璃粉体的缺点，具有较为广泛的应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
(1)将硝酸铝或氯化铝制成水溶液，将上述溶液加热至60～80℃时，向溶液中滴加氨水至粘稠，反应生成勃姆石溶胶，将生成的勃姆石溶胶与硅溶胶混合，硅溶胶的pH值为3～4，混合均匀后，将硝酸锂的水溶液加入到勃姆石溶胶与硅溶胶混合物中，其中锂铝硅三种元素的原子比为1∶1∶1或1∶1∶2，持续搅拌至均匀，(2)将生成的溶胶混合物在100℃烘干，得到含氧化铝和二氧化硅及锂离子的先驱体，(3)将所制备的含氧化铝和二氧化硅及其它无机盐的先驱体放置在箱式炉中，控制烧结温度在1000℃的条件下保温1小时。经XRD分析证明，锂铝硅三种元素原子比1∶1∶1的先驱体粉生成含有锂霞石晶相的微晶玻璃粉体，锂铝硅三种元素原子比1∶1∶2的先驱体粉生成含有锂辉石晶相的微晶玻璃粉体。本发明微晶玻璃粉体工艺相对简单，生产成本低，制备过程不使用有机溶剂。
实施例2：
(1)将硝酸铝或氯化铝制成水溶液，将上述溶液加热至60～80℃时，向溶液中滴加氨水至粘稠，反应生成勃姆石溶胶，将生成的勃姆石溶胶与硅溶胶混合，硅溶胶的pH值为3～4，混合均匀后，其中铝硅的原子比为3∶1，持续搅拌至均匀，(2)将生成的溶胶混合物在100℃烘干，得到含氧化铝和二氧化硅的先驱体，(3)将所制备的含氧化铝和二氧化硅的先驱体放置在箱式炉中，控制烧结温度在1300℃的条件下保温2小时。经XRD分析证明，生成粉体的晶相为莫来石。
实施例3：
本实施例与实施例1不同的是，(1)步骤为：将硝酸铝或氯化铝制成水溶液，将上述溶液加热至60～80℃时，向溶液中滴加氨水至粘稠，反应生成勃姆石溶胶，将生成的勃姆石溶胶与硅溶胶混合，硅溶胶的pH值为3～4，混合均匀后，将硝酸镁的水溶液加入到勃姆石溶胶与硅溶胶混合物中，持续搅拌至均匀。其他步骤和工艺条件与实施例1相同。控制烧结温度在1300℃的条件下保温2小时，经XRD分析证明，生成粉体的晶相为堇青石。
实施例4：
本实施例与实施例1不同的是，(1)步骤为：将硝酸铝或氯化铝制成水溶液，将上述溶液加热至60～80℃时，向溶液中滴加氨水至粘稠，反应生成勃姆石溶胶，将生成的勃姆石溶胶与硅溶胶混合，硅溶胶的pH值为3～4，混合均匀后，将硝酸钙的水溶液加入到勃姆石溶胶与硅溶胶混合物中，持续搅拌至均匀。其他步骤和工艺条件与实施例1相同。控制烧结温度在1100℃的条件下保温2小时，经XRD分析证明，生成含有钙铝方柱石和α-硅灰石晶相的粉体。
实施例5：
本实施例与实施例1不同的是，(1)步骤为：将硝酸铝或氯化铝制成水溶液，将上述溶液加热至60～80℃时，向溶液中滴加氨水至粘稠，反应生成勃姆石溶胶，将生成的勃姆石溶胶与硅溶胶混合，硅溶胶的pH值为3～4，混合均匀后，将硝酸钡的水溶液加入到勃姆石溶胶与硅溶胶混合物中，持续搅拌至均匀。其他步骤和工艺条件与实施例1相同。控制烧结温度1300℃的条件下保温2小时，经XRD分析证明，生成含有钡长石晶相的粉体。
实施例6：
本实施例与实施例1不同的是，(1)步骤为：将硝酸铝或氯化铝制成水溶液，将上述溶液加热至60～80℃时，向溶液中滴加氨水至粘稠，反应生成勃姆石溶胶，将硝酸镁的水溶液加入到勃姆石溶胶中，持续搅拌至均匀。其他步骤和工艺条件与实施例1相同。控制烧结温度在1000℃的条件下保温2小时，经XRD分析证明，生成含有镁铝尖晶石晶相的粉体。
实施例7：
本实施例与实施例1不同的是，(1)步骤为：将硝酸铝或氯化铝制成水溶液，将上述溶液加热至60～80℃时，向溶液中滴加氨水至粘稠，反应生成勃姆石溶胶，将生成的勃姆石溶胶与硅溶胶混合，硅溶胶的pH值为3～4，混合均匀后，将硝酸钾的水溶液加入到勃姆石溶胶与硅溶胶混合物中K/Al/Si的化学计量比1∶1∶2，持续搅拌至均匀。其他步骤和工艺条件与实施例1相同。控制烧结温度在1000℃的条件下保温1小时，经XRD分析证明，生成含有白榴石晶相的粉体。
实施例8：
本实施例与实施例1不同的是，(1)步骤为：将硝酸铝或氯化铝制成水溶液，将上述溶液加热至60～80℃时，向溶液中滴加氨水至粘稠，反应生成勃姆石溶胶，将硝酸锂的水溶液加入到勃姆石溶胶中Li/Al的化学计量比1∶1，持续搅拌至均匀。其他步骤和工艺条件与实施例1相同。控制烧结温度在1000℃的条件下保温1小时，经XRD分析证明，生成含有偏铝酸锂晶相的粉体。