一种Y₂O₃与Al₂O₃复合陶瓷管及其制备该陶瓷管的方法

摘要

本发明公开了一种Y2O3与Al2O3复合陶瓷管及其制备该陶瓷管的方法，该陶瓷管由Al2O3外层管和Y2O3内层构成，Y2O3内层采用注浆成型方法制备在Al2O3外层管的内壁；Al2O3外层管的厚度记为D，Y2O3内层的厚度记为d，则有d＝0.005D～0.5D。本发明注浆成型制备Y2O3与Al2O3复合陶瓷管的过程为选石膏模→注Al2O3浆成型→素烧Al2O3陶瓷管→注Y2O3浆成型→烧成双层结构陶瓷管。该Y2O3与Al2O3复合陶瓷管的工作温度能够达到1750℃。可以作为定向凝固成型用陶瓷管，在进行定向凝固成型高活性金属及合金时，具有良好的耐热性、抗热震性、化学稳定性和抗熔体冲刷性。

主权项

一种采用注浆成型工艺制作Y2O3与Al2O3复合陶瓷管的方法，其特征在于有下列步骤：第一步：Al2O3外层管浆料的配制Al2O3外层管浆料由质量百分比纯度为99.5％的Al2O3粉、分散剂、粘结剂和去离子水组成，其中，100ml的去离子水中加入167.14g～260.00g的Al2O3粉、1.55g～2.75g的分散剂和1.50g～2.46g的粘结剂；将Al2O3粉与分散剂、粘结剂和去离子水混合后，用刚玉球在球磨机上球磨24～36h，得到最大粒径小于等于5μm的Al2O3外层管浆料；所述分散剂为聚丙烯酸铵或者阿拉伯树胶；所述粘结剂为聚乙烯醇或者羧甲基纤维素；第二步：Y2O3内层浆料的配制Y2O3内层浆料由Y2O3多级粉、分散剂、粘结剂和去离子水混合均匀得到，其中，100ml的去离子水中加入125.00g～409.09g的Y2O3多级粉、1.00g～5.15g的分散剂和0.80g～3.24g的粘结剂；所述分散剂为聚丙烯酸铵或者阿拉伯树胶；所述粘结剂为聚乙烯醇或者羧甲基纤维素；所述100g的Y2O3多级粉中包含有粒径为5μm的Y2O3粉料50g～80g、粒径为25μm的Y2O3粉料5g～30g和余量的粒径为45μm的Y2O3粉料；第三步：Al2O3外层管的制备步骤(A)，将第一步配得的Al2O3外层管浆料加入到注浆成型机中，将石膏模具(11)安装在注浆成型机的夹具上，调节排浆量，开始向模腔(12)中注满Al2O3外层管浆料后静置5～15min，然后倒置石膏模具(11)，排出模腔(12)中的余浆；最后脱模得到Al2O3外层管生坯；所述注浆成型机的排浆量为10L/min～20L/min；步骤(B)，将Al2O3外层管生坯在25℃的干燥室内干燥2～3天后，再在120℃的烘箱内高温干燥24～36h后制得干燥Al2O3外层管生坯；步骤(C)，将干燥Al2O3外层管生坯放入烧结炉中，烧制时间为20～36h，烧结温度为1300℃～1500℃，制得气孔率为20％～40％的Al2O3素烧管；步骤(D)，将Al2O3素烧管放入超声清洗槽中，超声10～20min后取出；步骤(E)，将超声清洗后的Al2O3素烧管放入120℃的烘箱内高温干燥3～5h后制得Al2O3外层管；第四步：双层陶瓷管的制备步骤(a)，将第三步制得的Al2O3外层管(1)的下端口用塞子封上，再将第二步配得的Y2O3内层浆料由Al2O3外层管(1)的中心通孔(13)注入，注满中心通孔(13)后静置0.5～3min，然后倒置Al2O3外层管(1)，排出通孔(13)中的余浆，去除塞子，得到第一生坯；步骤(b)，将第一生坯在25℃的干燥室内干燥1～2天后，再在120℃的烘箱内高温干燥10～24h后制得第二生坯；步骤(c)，将第二生坯放入烧结炉中，烧制时间为30～100h，烧结温度为1550℃～1750℃，制得Y2O3与Al2O3复合陶瓷管；制得的Y2O3与Al2O3复合陶瓷管为双层结构，Al2O3外层管(1)的厚度记为D，Y2O3内层(2)的厚度记为d，则有d＝0.005D～0.5D。