專利名稱：一種氫氧化鋁凝膠及微晶α-Al₂O₃聚集體的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種氫氧化鋁凝膠及利用氫氧化鋁凝膠作原料制備微晶a -Al2O3聚集體材料，屬于無機非金屬材料領域。
背景技術：
微晶a -Al2O3聚集體材料可用于化學化工、絕緣材料、催化劑載體、陶瓷、航天航空、電子等多個基礎行業(yè)與領域，尤其作為陶瓷材料應用最為廣泛。微晶Ci-Al2O3聚集體作為一種重要的陶瓷材料，一直是國內(nèi)外研究的熱點，特別是在近年來迅速發(fā)展起來的 微晶剛玉磨料、電子陶瓷及透明陶瓷等行業(yè)的研究和應用最為典型。自20世紀80年代以來，a -Al2O3的制備技術發(fā)展迅速。a -Al2O3通常是由原料經(jīng)高溫煅燒制得，因而原料的選擇與制備工藝對a -Al2O3的性能有很大影響。目前a -Al2O3聚集體的主要制備方法有固相法和液相法，固相法是將鋁鹽或氧化鋁研磨后煅燒，通過發(fā)生固相反應直接制得Q-Al2O3聚集體，參見USP4786292 ;USP4799938，但固相法易引入雜質(zhì)，后期煅燒溫度過高，耗能大，對設備要求高。常用的制備微晶a -Al2O3聚集體的三種前驅(qū)體是Al2O3、勃姆石及氫氧化鋁。一、以Al2O3為前驅(qū)體，通常與各種添加劑(如MgO、Fe203> SiO2等)濕混球磨后直接在常壓下高溫煅燒而成，參見 USP3808015 ；EP0152768B1 ；EP0324513B1 ;CN101993239。中國專利CN102093038報道的一種制備微晶a -Al2O3透明陶瓷的方法，它擯棄傳統(tǒng)的濕混球磨，采用化學異質(zhì)形核沉淀法，以MgO做燒結(jié)助劑，經(jīng)無壓燒結(jié)及真空或還原氣氛中再次煅燒；而美國專利USP5665127則采用熱壓燒結(jié)工藝得到微晶a -Al2O3聚集體。但以Al2O3為前驅(qū)體，燒結(jié)助劑分散不均勻，后期較高的煅燒溫度及較長的煅燒時間導致能耗較大。二、以勃姆石為前驅(qū)體，通常采用溶膠-凝膠工藝，以MgO、Fe2O3等做燒結(jié)助齊U，納米級氧化鋁作為晶種，經(jīng)高溫煅燒得到微晶a -Al2O3聚集體，參見USP4964883 ；USP5453104 ；USP5611829 ；EP0200487B1 ;EP0373765B1。但由于目前市場上勃姆石產(chǎn)品顆粒尺寸較大、純度低(含有鈉、鈣離子等)，造成燒結(jié)后的微晶Ci-Al2O3聚集體晶粒尺寸大，雜質(zhì)含量高，且需要的燒結(jié)溫度較高、燒結(jié)時間長，即使添加燒結(jié)助劑，煅燒溫度也高達1300° C 以上。三、以氫氧化招為前驅(qū)體,通常選用無定形氫氧化招或超細氫氧化招為原料，引入晶種及燒結(jié)助劑后，常壓高溫煅燒而得到微晶a -Al2O3聚集體，參見USP363406 ；USP3965042 ；US5432137 ;CN101343176。中國專利CN1772695A以超細氫氧化鋁為原料，首先制備出Q-Al2O3，再與氫氧化鋁和擬薄水鋁石混合研磨后在1250-1650° C煅燒，得到初級晶粒粒徑200nm-2 μ m的微晶氧化鋁聚集體，可用作微晶剛玉磨料，氧化鋁透明陶瓷燈等；而美國專利US6015456則以氫氧化鋁為原料，利用水熱反應得到微晶a -Al2O3聚集體。氫氧化鋁是制備微晶a -Al2O3聚集體的一種重要原料，在焙燒過程中發(fā)生一系列的相變=Al(OH)3 — Y-Al2O3 — a-Al2O3,參見 J. Mater. Sci. Lett. 1994，13，520。其制備方法有沉淀法、水熱法、溶膠-凝膠法等，參見J. Colloid Interface Sci. 2005, 289，319 ；J. Phys. Chem. C 2008，112，4124 ；Langmuir 2005，21，10422。沉淀法因所用設備簡單、成本低、易于工業(yè)化而得到廣泛應用，沉淀法通過向鋁鹽溶液中加入不同的沉淀劑(如NaOH、NH40H、尿素等)或水解鋁酸鈉溶液得到氫氧化鋁顆粒，參見J. Phys. Chem. 1980，84，507 ；Appl. Catal. A 2004, 263, 163 ；Inorg. Chem. 1997, 36, 5565 ；Chem. Mater. 2002, 14, 2086。粒徑細小的氫氧化鋁作原料更易于制備微晶Q-Al2O3聚集體，結(jié)晶度低還可有效降低
Y-Al2O3 — a -Al2O3 的相轉(zhuǎn)變溫度，參見 Thermochimica 1992，205, 191。氫氧化鋁溶膠一般要經(jīng)過球磨處理，因為加入的酸性分散劑與金屬鹽燒結(jié)助劑易破壞燒結(jié)前驅(qū)體的膠粒結(jié)構(gòu)，使其轉(zhuǎn)變成溶液。燒結(jié)助劑也是影響微晶Ci-Al2O3聚集體硬度的一個重要因素。燒結(jié)助劑能降低Y -Al2O3 — a -Al2O3的相轉(zhuǎn)變溫度，并促進致密性燒結(jié)，參見J. Europ. Ceram.Soc. 2005，25，1095 ；Mater. Sci. Engineer. A2003, 362，300。若不添加燒結(jié)助劑，煅燒后的a -Al2O3為多孔的螺蟲狀。目前市售氫氧化鋁產(chǎn)品粒徑均一性差，且粒徑粗大，反應活性低，雜質(zhì)含量較高。燒結(jié)前驅(qū)體難以膠溶，燒結(jié)助劑分散不均勻。通常通過高溫、高壓或特殊燒結(jié)工藝制備，工藝過程復雜，對設備要求高且能耗大，參見J. Eur. Ceram. Soc. 2010, 30, 1351 ；USP6395214 ； J. Am. Ceram. Soc. 2002, 85, 1921。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種粒徑小、純度高的氫氧化鋁凝膠及其制備
與應用。本發(fā)明還提供利用所述的氫氧化鋁凝膠制備微晶a -Al2O3聚集體材料的方法。發(fā)明概述本發(fā)明首先利用簡單的沉淀法以硝酸鋁與氨水反應得到結(jié)晶度低的氫氧化鋁沉淀，將洗滌后的氫氧化鋁沉淀加入含有添加劑的硝酸溶液或水溶液中制備氫氧化鋁凝膠。再將氫氧化鋁凝膠干燥，然后粉碎，篩選30 200目粒度的干凝膠顆粒，在600 800° C煅燒，使其轉(zhuǎn)變成Y -Al2O3,再在1150 1450° C煅燒，使其轉(zhuǎn)變?yōu)閍 -Al2O3并致密化，得到微晶a -Al2O3聚集體材料。發(fā)明詳述一種氫氧化鋁凝膠，其中的氫氧化鋁為非晶態(tài)，用于制備微晶a -Al2O3聚集體；是按以下步驟制得的(I)將濃度25 28wt%的NH3 · H2O加入水與Al (NO3) 3 · 9H20的混合溶液中，Al (NO3) 3 · 9H20:H20:NH3 · H2O的摩爾比為I: (3-8) : (4. 5-12)，攪拌均勻后得到懸浮液；離心或抽濾處理，用去離子水洗滌2 3次沉淀物，得到氫氧化鋁；濾液用于回收副產(chǎn)品硝酸銨。(2)將步驟⑴制得的氫氧化鋁加水配制成固含量5 15wt%的懸浮液，加入濃度65 69wt%的濃硝酸；所述氫氧化鋁與所述濃硝酸的摩爾比(5-12) : 1，攪拌2 5h，懸浮液中加入氧化招球磨介質(zhì)，在(300-500) r/min轉(zhuǎn)速下球磨O 30min。(3)球磨后的懸浮液中加入添加劑 Mg(NO3)2 WH2CKFe(NO3)3 AH2CKLa(NO3)3 ·6Η20、Y(NO3)3 · 6H20、Co (NO3)2 · 6Η20之一或組合，攪拌3 8h，得到氫氧化鋁凝膠，然后在40 160° C將氫氧化鋁凝膠干燥5 24h得到氫氧化鋁干凝膠。優(yōu)選的，步驟(I)中Al (NO3) 3 · 9H20:H20:NH3 · H2O 的摩爾比為 I: (5-7) : (6-8)。
優(yōu)選的，步驟(2)中所述氫氧化鋁與所述氧化鋁球磨介質(zhì)的摩爾比為I: (2-8)。優(yōu)選的，步驟(3)中，所述添加劑的加量為初始原料Al(NO3)3 · 9H20重量的I. 5 7wt%。優(yōu)選的，步驟(3)中，所述添加劑為下列之一a. Mg (NO3) 2 · 6H20，加量為初始原料 Al (NO3) 3 · 9H20 重量的 I. 5 3wt% ;或，b. Mg (NO3) 2 · 6H20與Fe (NO3) 3 · 9H20按摩爾比I: I. 6的組合，加量為初始原料Al (NO3) 3 · 9H20 重量的 2. 3 7wt% ;或，c. Mg (NO3) 2 · 6H20、La (NO3) 3 · 6H20、Y(NO3)3 · 6H20 和 Co (NO3) 2 · 6H20 按摩爾比1:0.61:0. 46: (O. 34-0. 53)的組合，加量為初始原料 Al (NO3) 3 · 9H20 重量的 2. I 5. 7wt%。
步驟(I)中的濾液采用蒸發(fā)濃縮，再經(jīng)造粒、結(jié)晶回收硝酸銨。在以上步驟(3)后繼續(xù)以下步驟(4)即可制得微晶a -Al2O3聚集體材料。步驟(4):將步驟(3)制得的氫氧化鋁干凝膠粉碎，過30 200目篩，放入馬弗爐中預燒，升溫速率為5 10° C/min，溫度升至600 800° C，并在此溫度保溫10 60min，得到Y(jié) -Al2O3 ;繼續(xù)在1150 1450。C煅燒I 2h，得到微晶a -Al2O3聚集體材料。一種微晶a -Al2O3聚集體材料的制備方法，包括用本發(fā)明的氫氧化鋁凝膠作為前驅(qū)體，步驟如下[I]將本發(fā)明制得的氫氧化鋁干凝膠粉碎，過30 200目篩；[2]取篩下氫氧化鋁干凝膠顆粒放入馬弗爐中預燒，升溫速率為5 10° C/min，溫度升至600 800° C，并在此溫度保溫10 60min，得到Y(jié) -Al2O3 ；[3]將所得Y -Al2O3在1150 1450。C煅燒I 2h，得到微晶a -Al2O3聚集體材料。優(yōu)選的，上述步驟[2]中，預燒時的升溫速率為6 8° C/min，在600 800° C保溫 20 40min,得到 y -Al2O30優(yōu)選的，上述步驟[3]中，Y-Al2O3的煅燒溫度為1200 1450° C，煅燒時間為I 2h。本發(fā)明方法制得的微晶a -Al2O3聚集體的初級晶粒(即構(gòu)成a -Al2O3聚集體的晶粒)粒徑為50 400nm，二次聚集顆粒(即粉碎過篩后聚集體顆粒)粒徑為75 600 μ m,密度為3. 90 3. 98g/cm3，硬度為19 24GPa。實施例I作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案之一，所得微晶a -Al2O3聚集體的初級結(jié)晶顆粒粒徑為100 300nm，二次聚集顆粒粒徑為250 500 μ m,密度為 3. 98g/cm3,硬度為 23GPa。本發(fā)明方法制得的制備的微晶a -Al2O3聚集體中主成分a -Al2O3含量為80. O 99. 5wt%,添加劑含量為O. 5-20. 0wt%。添加劑為氧化鐵、氧化鎂、氧化鑭、氧化鈷、氧化釔中的任意一種或兩種以上的混合物，該添加劑是在氫氧化鋁凝膠前驅(qū)體制備時以其硝酸鹽的形式加入的。本發(fā)明的特點及優(yōu)良效果I、氫氧化鋁制備過程中，晶粒粒徑及純度對后期煅燒制備微晶a -Al2O3聚集體的影響很大。本發(fā)明利用沉淀反應制備出晶粒粒徑小，且純度高的氫氧化鋁，步驟(I)的產(chǎn)品，與工業(yè)級產(chǎn)品相比，解決了氫氧化鋁反應活性低及難以膠溶的問題，并可得到副產(chǎn)品硝酸銨。
2、本發(fā)明以所制備的氫氧化鋁為原料用溶膠-凝膠工藝制備氫氧化鋁凝膠，所得氫氧化鋁凝膠為玻璃態(tài)，色澤均一、無偏析現(xiàn)象，這種氫氧化鋁凝膠煅燒出來的微晶a-Al2O3聚集體的外觀及內(nèi)在結(jié)構(gòu)都是均勻的，且煅燒溫度低，時間短、耗能低。3、本發(fā)明以所制備的氫氧化鋁凝膠為前驅(qū)體，分兩步煅燒，制得的a -Al2O3聚集體結(jié)構(gòu)致密、不存在氣孔，初級晶粒粒徑為50 400nm，二次聚集體的顆粒粒徑為75 600 μ m,密度為3. 90 3. 98g/cm3,微晶a -Al2O3聚集體的硬度為19 24GPa。這種微晶a -Al2O3聚集體可用作磨料、高溫耐火材料、電子器件、高頻絕緣材料、航天材料、信息材料
坐寸ο4、本發(fā)明微晶Ci-Al2O3聚集體的制備方法，所需燒結(jié)溫度低、時間短，所得微晶a -Al2O3聚集體致密、成本低、硬度高,并可規(guī)?；a(chǎn)。


圖I是實施例I所得氫氧化鋁的XRD譜。圖2是實施例I所得微晶a -Al2O3聚集體的XRD譜。圖3是實施例I所得微晶a -Al2O3聚集體初級晶粒的SEM照片。圖4是實施例I所得微晶a -Al2O3聚集體二次聚集顆粒的SEM照片。圖5是實施例I所得氫氧化鋁TG-DSC曲線。圖6是實施例I所得氫氧化鋁凝膠的紅外譜圖。圖7是實施例7所得微晶a -Al2O3聚集體初級晶粒的SEM照片。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明，但不限于此。實施例中所用濃硝酸的濃度均為68wt%。實施例II.氫氧化鋁凝膠的制備將30. OgAl (NO3) 3 · 9H20與120. OmL去離子水攪拌均勻后，將30. OmL氨水迅速加入到硝酸鋁溶液中，得到白色沉淀。抽濾，將白色沉淀用去離子水離心洗滌3遍，得到氫氧化鋁；將制得的氫氧化鋁加入到100. OmL水中，加入O. 5mL濃硝酸，在380r/min轉(zhuǎn)速下球磨5min,加入35. Og氧化招球磨介質(zhì)。攪拌后再添加I. Og Fe (NO3) 3 · 9H20和O. 4gMg (NO3) 2·6Η20(添加劑)，再攪拌4h。將所得氫氧化鋁懸浮液在90° C常壓干燥10h，得到氫氧化鋁干凝膠，粉碎后篩選粒度30 60目的干凝膠備用。2.微晶a -Al2O3聚集體的制備將篩選出的粒度30 60目的氫氧化鋁干凝膠顆粒放入馬弗爐中，以10° C/min的速率升溫至700° C，并在此溫度保溫30min，得到Y(jié)_A1203。將預燒過的Y-Al2O3再在1200° C煅燒lh，即得到微晶a -Al2O3聚集體。X-ray粉末衍射(圖IXRD譜)結(jié)果表明氫氧化鋁為無定形態(tài)，氫氧化鋁凝膠的TG-DSC曲線(圖5)表明在600° C時氫氧化鋁凝膠中的結(jié)構(gòu)水及硝酸根離子已完全脫除，轉(zhuǎn)變成Y-Al2O315紅外光譜(圖6)表明氫氧化鋁沉淀經(jīng)水洗后，其表面沒有殘余氨基。XRD譜(圖2)表明氧化鋁聚集體的物相是a -Al2O30掃描電鏡(SEM)照片圖3顯示聚集體是由粒徑100 300nm的初級晶粒構(gòu)成，結(jié)構(gòu)致密，不存在氣孔。掃描電鏡(SEM)照片圖4顯示二次聚集體顆粒粒徑為250 500 μ m。制備的微晶a -Al2O3聚集體主成分含量為93. 62wt%,添加劑(氧化鐵和氧化鎂)含量為6. 38wt%，密度為3. 98g/cm3，硬度為23. 03GPa。實施例2如實施例I所述，所不同的是氫氧化鋁凝膠的制備中，F(xiàn)e (NO3) 3 · 9H20的加入量為I. 2g, Mg(NO3)2 · 6H20的加入量為O. 48g。微晶a -Al2O3聚集體的制備中，所得微晶a -Al2O3聚集體的主成分含量為92. 34wt%，添加劑(氧化鐵和氧化鎂)含量為7. 66wt%，微晶a -Al2O3聚集體的初級晶粒粒徑為100 300nm，二次聚集體顆粒粒徑為250 500 μ m，結(jié)構(gòu)致密，密度為3. 96g/cm3，硬度為22. 15GPa。實施例3如實施例I所述，所不同的是氫氧化鋁凝膠的制備中，加入Fe (NO3) 3 · 9H20的量 為O. 8g，Mg (NO3) 2 · 6H20為O. 32g。微晶a -Al2O3聚集體的制備中，所得微晶a -Al2O3聚集體的主成分含量為94. 89wt%，添加劑(氧化鐵和氧化鎂)含量為5. llwt%。微晶a -Al2O3聚集體的初級晶粒粒徑為100 200nm，二次聚集體顆粒粒徑為150 250 μ m,結(jié)構(gòu)致密，其密度為3. 91g/cm3，所得微晶a -Al2O3聚集體的硬度為20. 5GPa。實施例4如實施例I所述，所不同的是微晶α-Α1203聚集體的制備中，將預燒過的
Y-Al2O3在1100° C煅燒lh，所得微晶a -Al2O3聚集體的主成分含量為93. 62wt%,添加劑(氧化鐵和氧化鎂)含量為6. 38wt%0微晶a -Al2O3聚集體的初級晶粒粒徑為100 300nm，二次聚集體顆粒粒徑為250 500 μ m,其密度為3. 90g/cm3,所得微晶a -Al2O3聚集體的硬度為 20. 2GPa。實施例5如實施例I所述，所不同的是微晶α-Α1203聚集體的制備中，將預燒過的
Y-Al2O3在1300° C煅燒lh，所得微晶a -Al2O3聚集體的主成分含量為93. 62wt%,添加劑(氧化鐵和氧化鎂)含量為6. 38wt%0微晶a -Al2O3聚集體的初級晶粒粒徑為100 400nm，二次聚集體顆粒粒徑為150 250 μ m,結(jié)構(gòu)致密，其密度為3. 90g/cm3,所得微晶a -Al2O3聚集體的硬度為19. 62GPa。實施例6如實施例I所述，所不同的是氫氧化鋁凝膠的制備中，在380r/min轉(zhuǎn)速下球磨20min，加入40g氧化鋁球磨介質(zhì)。微晶a -Al2O3聚集體的制備中，所得微晶a -Al2O3聚集體的主成分含量為93.62wt%，添加劑(氧化鐵和氧化鎂)含量為6. 38wt%。微晶Q-Al2O3聚集體的初級晶粒粒徑為50 200nm，二次聚集體顆粒粒徑為150 250 μ m,結(jié)構(gòu)致密，其密度為3. 92g/cm3，所得微晶a -Al2O3聚集體的硬度為21. 4GPa。實施例7I.氫氧化鋁凝膠的制備(I)將30. Og Al (NO3)3 · 9H20與120. OmL去離子水攪拌均勻后，30. OmL氨水迅速加入到硝酸鋁溶液中，得到白色沉淀。抽濾，將白色沉淀用去離子水離心洗滌3遍，得到氫氧化鋁沉淀。⑵將上述方法制備的氫氧化鋁沉淀加入到100. OmL水中，再加入O. 5mL濃硝酸(68wt%),在380r/min球磨5min,加入35. Og氧化招球磨介質(zhì)。攪拌后再加入O. 3gLa (NO3) 3 · 6Η20、0· 264gY (NO3)3 · 6Η20、0· 15g Co (NO3) 2 · 6Η20 及 O. 384g Mg (NO3) 2 · 6Η20，再攪拌4h。將所得懸浮液在90° C常壓干燥10h，得到干凝膠，篩選粒度30 60目的干凝膠備用。2.微晶a -Al2O3聚集體的制備將篩選出的粒度30 60目的干凝膠顆粒放入馬弗爐中，以10° C/min的速率升溫至700° C，并在此溫度保溫30min，得到Y(jié)-Al2O315將預燒過的Y-Al2O3在1400° C煅燒lh，即得到微晶a -Al2O3聚集體,所得微晶a -Al2O3聚集體的主成分含量為92. 2wt%，添加劑(氧化鑭、氧化釔、氧化鈷及氧化鎂)含量為7. 8wt%。掃描電鏡(SEM，圖7)照片顯示聚集體是由粒徑100 300nm的初級晶粒構(gòu)成，結(jié)構(gòu)致密且存在片狀結(jié)構(gòu)，不存在氣孔。二次聚集體顆粒粒徑為75 150 μ m,其密度為3. 92g/cm3,其硬度為21. 22GPa。實施例8 如實施例7所述，所不同的是氫氧化鋁凝膠的制備中，加入O. 265gLa (NO3) 3 · 6Η20、0· 176gY (NO3)3 · 6Η20、0· IgCo (NO3)2 · 6Η20 及 O. 256g Mg (NO3) 2 · 6Η20。微晶α -Al2O3聚集體的制備中，所得微晶a -Al2O3聚集體的主成分含量為94. 2wt%，添加劑(氧化鑭、氧化釔、氧化鈷及氧化鎂)含量為5. 8wt%。微晶a-Al2O3聚集體的初級晶粒粒徑為100 300nm，二次聚集體的顆粒粒徑為250 500 μ m,結(jié)構(gòu)致密且存在片狀結(jié)構(gòu)，其密度為3. 90g/cm3，所得微晶a -Al2O3聚集體的硬度為20. 2IGPa0實施例9如實施例7所述，所不同的是微晶Q-Al2O3聚集體的制備中，將預燒過的
Y-Al2O3在1350° C煅燒lh，所得微晶a -Al2O3聚集體的主成分含量為92. 2wt%,添加劑(以氧化鑭、氧化釔、氧化鈷及氧化鎂計)含量為7. 8wt%。微晶a -Al2O3聚集體的初級晶粒粒徑為100 300nm，二次聚集體顆粒粒徑為250 500 μ m,結(jié)構(gòu)致密且存在片狀結(jié)構(gòu)，其密度為3. 90g/cm3，所得微晶a -Al2O3聚集體的硬度為20. OGPa0實施例10如實施例7所述，所不同的是微晶Q-Al2O3聚集體的制備中，將預燒過的
Y-Al2O3在1450° C煅燒lh，所得微晶a -Al2O3聚集體的主成分含量為92. 2wt%,添加劑(氧化鑭、氧化釔、氧化鈷及氧化鎂)含量為7. 8wt%。微晶a-Al2O3聚集體的初級晶粒粒徑為100 300nm，二次聚集體顆粒粒徑為250 500 μ m，結(jié)構(gòu)致密且存在片狀結(jié)構(gòu)，其密度為3. 93g/cm3，所得微晶a -Al2O3聚集體的硬度為21. 55GPa。實施例11I.氫氧化鋁的制備⑴將30. OgAl (NO3) 3 ·9Η20與120. OmL去離子水攪拌均勻后，30. OmL氨水迅速加入
到硝酸鋁溶液中，得到白色沉淀。離心，將白色沉淀用去離子水離心洗滌3遍，得到氫氧化招。⑵將上述制備的氫氧化鋁加入到150. OmL水中，再加入O. 5mL濃硝酸(68wt%)，在380r/min轉(zhuǎn)速下球磨IOmin,加入35. Og氧化招球磨介質(zhì)。攪拌后再加入O. 6gMg(NO3)2 ·6Η20，再攪拌4h。將所制得的懸浮液在90° C常壓干燥10h，得到干凝膠，篩選粒度30 60目的干凝膠備用。
2.微晶a -Al2O3聚集體的制備將篩選出的粒度30 60目的干凝膠顆粒放入馬弗爐中，以10° C/min的速率升溫至700° C，并在此溫度保溫30min，得到Y(jié) -Al2O3。將預燒過的Y -Al2O3在1200° C煅燒 Ih,即得到微晶a -Al2O3聚集體，所制備的微晶a -Al2O3聚集體的主成分含量為97. 61wt%,添加劑(氧化鎂)含量為2. 39wt%0微晶a -Al2O3聚集體的初級晶粒粒徑為100 300nm，二次聚集體顆粒粒徑為75 150 μ m,結(jié)構(gòu)致密，密度為3. 90g/cm3，硬度為20. 65GPa。
權利要求
1.一種氫氧化鋁凝膠，其中的氫氧化鋁為無定性形態(tài)，是按以下步驟制得的 (1)將濃度25 28wt%的NH3 H2O加入水與Al (NO3)3 9H20的混合溶液中，Al (NO3) 3 9H20:H20:NH3 H2O的摩爾比為I: (3-8) : (4. 5-12)，攪拌均勻后得到懸浮液；離心或抽濾處理，用去離子水洗滌2 3次沉淀物，得到氫氧化鋁；濾液用于回收副產(chǎn)品硝酸銨；濾液蒸發(fā)濃縮，而后經(jīng)造粒、結(jié)晶回收硝酸銨。
(2)將步驟(I)制得的氫氧化鋁加水配制成固含量5 15wt%的懸浮液，加入濃度65 69wt%的濃硝酸；所述氫氧化鋁與所述濃硝酸的摩爾比(5-12) : 1，攪拌2 5h，懸浮液中加入氧化招球磨介質(zhì)，在(300-500) r/min轉(zhuǎn)速下球磨0 30min ； (3)球磨后的懸浮液中加入添加劑Mg(NO3)2 6H20、Fe (NO3) 3 9H20、La(NO3)3 6H20、Y(NO3)3 6H20、Co (NO3)2 6H20之一或組合，攪拌3 8h，得到氫氧化鋁凝膠，然后在40 160° C將氫氧化鋁凝膠干燥5 24h得到氫氧化鋁干凝膠。
2.如權利要求I所述的氫氧化鋁凝膠，其特征在于，步驟(I)中Al (NO3)3 9H20:H20:NH3 H2O 的摩爾比為 I: (5-7) : (6-8)。
3.如權利要求I所述的氫氧化鋁凝膠，其特征在于，步驟(2)中所述氫氧化鋁與所述氧化招球磨介質(zhì)的摩爾比為I: (2-8)。
4.如權利要求I所述的氫氧化鋁凝膠，其特征在于，步驟(3)中，所述添加劑的加量為初始原料Al (NO3) 3 9H20重量的I. 5 7wt%。
5.如權利要求I所述的氫氧化鋁凝膠，其特征在于，步驟(3)中，所述添加劑為下列之a(chǎn).Mg(NO3)2 6H20，加量為初始原料 Al (NO3)3 9H20 重量的 I. 5 3wt% ； b.Mg(NO3)2 6H20與Fe (NO3)3 9H20按摩爾比I: I. 6的組合，加量為初始原料Al (NO3) 3 9H20 重量的 2. 3 7wt% ；c.Mg (NO3) 2 6H20、La (NO3) 3 6H20、Y (NO3) 3 6H20 和 Co (NO3) 2 6H20 按摩爾比1:0.61:0. 46: (0. 34-0. 53)的組合，加量為初始原料 Al (NO3)3 9H20 重量的 2. I 5. 7wt%。
6.一種微晶ct-Al2O3聚集體材料的制備方法,包括權利要求1 5任一項所述的氫氧化鋁凝膠作為前驅(qū)體，步驟如下 [1]將所述的氫氧化鋁干凝膠粉碎，過30 200目篩； [2]取篩下氫氧化鋁干凝膠顆粒放入馬弗爐中預燒，升溫速率為5 10°C/min，溫度升至600 800° C，并在此溫度保溫10 60min，得到\ -Al2O3 ； [3]將所得Y-Al2O3在1150 1450° C煅燒I 2h，得到微晶a -Al2O3聚集體材料。
7.如權利要求6所述的微晶a-Al2O3聚集體材料的制備方法，其特征在于，步驟[2]中，預燒時的升溫速率為6 8° C/min，在600 800° C保溫20 40min，得到Y(jié)_A1203。
8.如權利要求6所述的微晶a-Al2O3聚集體材料的制備方法，其特征在于，步驟[3]中，Y -Al2O3的煅燒溫度為1200 1450° C，煅燒時間為I 2h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氫氧化鋁凝膠及微晶α-Al2O3聚集體的制備方法，包括利用硝酸鋁水合物與氨水反應得到氫氧化鋁、球磨后的懸浮液再加入添加劑得到氫氧化鋁凝膠，干燥得氫氧化鋁干凝膠；氫氧化鋁干凝膠經(jīng)粉碎、煅燒制得微晶α-Al2O3聚集體。該方法適合規(guī)模化生產(chǎn)微晶α-Al2O3聚集體，工藝條件易控，所得微晶α-Al2O3聚集體的初級晶粒粒徑為50～400nm，二次聚集體顆粒粒徑為75～600μm，結(jié)構(gòu)致密，密度為3.90~3.98g/cm3，硬度為19~24GPa。所得微晶α-Al2O3聚集體可用作磨料、耐高溫材料、電子器件材料、高頻絕緣材料、航天材料、信息材料等。
文檔編號C01F7/34GK102807243SQ201210285200
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月10日 優(yōu)先權日2012年8月10日
發(fā)明者陳代榮, 張建, 焦秀玲, 張立 申請人:山東大學