利用複合稀土添加劑製備耐磨氧化鋁陶瓷的方法
2023-09-21 05:03:05
專利名稱：利用複合稀土添加劑製備耐磨氧化鋁陶瓷的方法
技術領域：
本發明公開了一種利用複合稀土添加劑製備耐磨氧化鋁陶瓷的方法。
背景技術：
氧化鋁陶瓷材料具有強度高、硬度高、耐磨性好、耐高溫、耐腐蝕和絕緣性高等優異的物理化學性能，並且氧化鋁陶瓷原料豐富，價格低廉，在眾多領域中有廣泛的實際應用。氧化鋁中加入添加劑能起到降低燒結溫度，提高陶瓷緻密度，提高陶瓷性能的作用。國內外學者進行了大量的研究:Franciso A.T.Guimaraes等人研究發現ZrO2增韌氧化招基陶瓷硬度高，抗彎強度好，磨耗比其他陶瓷小很多；梁小平等研究了微觀結構對Y-TZP/Al2O3複合陶瓷磨損性能的影響，結果得出晶粒細小的材料磨損性能較好。目前，在氧化鋁陶瓷生產方面，我國大多數產品屬中低檔產品，高檔產品國外起主導作用。我國對高檔產品的生產和開發方面落後於發達國家。隨著國內對高檔產品的需求量增大，迫切需要開發生產性能優異的高檔瓷。生產高檔瓷需要純度高，耐磨性能好的研磨介質。因此，研究耐磨性能優異的中高鋁瓷成為國內外研究的重要課題之一
發明內容
本發明針對上述存在問題提供了一種製備耐磨性能優異的中高鋁瓷的方法。具體步驟為:
Cl)按原料各組分質量百分含量配料:氧化鋁69.9-99.7 %、稀土鋱的化合物0.1-5%和複合添加劑0.2-30% ;複合添加劑為鈣、鎂和矽的化合物或礦物。(2)將步驟(I)配料比配好的原料按水料質量比3:1-1:3加入去離子水或自來水，球磨24-48小時,混均。(3)將步驟(2)球磨後的溼料乾燥後，採用等靜壓成型、滾壓成型或軸壓成型，製得坯體。(4)將步驟(3)坯體在空氣氣氛或還原氣氛(CO、H2或隊)中燒結，燒結溫度為110(Tl65(rC，保溫30-300分鐘，冷卻至室溫製得氧化鋁陶瓷。(5)按標準JC/T848.1 - 1999對製得成品進行磨損率測試。所述稀土鋱的化合物為氧化鋱、碳酸鋱、硝酸鋱、草酸鋱、磷酸鋱和氫氧化鋱中的一種。所述鈣的化合物為氧化鈣的質量百分比大於45%的化合物。所述含I丐的礦物為石灰巖、方解石和白堊巖中的一種。所述矽的化合物為氧化矽的質量百分比大於35%的化合物。所述含矽的礦物為高嶺土、透輝石、蒙脫石、葉蠟石、滑石和蛇紋石中的一種。所述鎂的化合物為氧化鎂的質量百分比大於45%的化合物。所述含鎂的礦物為水鎂石、菱鎂礦和白雲石的一種。本發明原料來源豐富，生產工藝簡單，易於工業化生產，通過複合稀土添加劑的摻入，使得氧化鋁晶粒間形成第二相，同時微量稀土固溶到氧化鋁晶粒表面，起到細化晶粒和晶界淨化作用，提高了氧化鋁陶瓷的耐磨性。
具體實施例方式實施例1:
(I)原料各組分質量百分比為:氧化鋁95 %、氧化鋱0.8%、高嶺土 1.4%、方解石1.4%和白雲石1.4%ο(2)將步驟(I)配料比配好的原料按水料質量比3:1加入去離子水，混均。(3)將步驟(2)球磨後的溼料經110°C烘乾後，採用80MP等靜壓成型，保壓10分鐘，製得球形坯體。(4)將步驟(3)球形坯體在空氣氣氛中燒結，燒結溫度為1525°C，保溫100分鐘，冷卻至室溫製得耐磨氧化鋁陶瓷。測試耐磨氧化鋁陶瓷磨損率為0.000636%!!'實施例2:
(I)原料各組分質量百分比為:氧化鋁98 %、氧化鋱0.2%、高嶺土 0.6%、石灰巖0.6%和菱鎂礦0.6%。(2)將步驟(I)配料比配好的原料按水料質量比1:3加入去離子水，混均。(3)將步驟(2)球磨後的溼料經110°C烘乾，採用80MP等靜壓成型，保壓10分鐘，製得球形坯體。(4)將步驟(3)球形坯體在空氣氣氛中燒結，燒結溫度為1525°C，保溫60分鐘，冷卻至室溫製得耐磨氧化鋁陶瓷。 測試耐磨氧化鋁陶瓷磨損率為0.000837 ^1。
權利要求
1.一種製備氧化鋁陶瓷的方法，其特徵在於具體步驟為: (1)按原料各組分質量百分含量配料:氧化鋁69.9-99.7 %、稀土鋱的化合物0.1-5%和複合添加劑0.2-30% ;複合添加劑為鈣、鎂和矽的化合物或礦物； (2)將步驟(1)配料比配好的原料按水料質量比3:1-1:3加入去離子水或自來水，球磨24-48小時，混均； (3)將步驟(2)球磨後的溼料乾燥後，採用等靜壓成型、滾壓成型或軸壓成型，製得坯體； (4)將步驟(3)坯體在空氣氣氛或還原氣氛即CO、4或隊中燒結，燒結溫度為1100-l650℃，保溫30-300分鐘，冷卻至室溫製得氧化鋁陶瓷； 所述稀土鋱的化合物為氧化鋱、碳酸鋱、硝酸鋱、草酸鋱、磷酸鋱和氫氧化鋱中的一種； 所述鈣的化合物為氧化鈣的質量百分比大於45%的化合物； 所述含鈣的礦物為石灰巖、方解石和白堊巖中的一種； 所述矽的化合物為氧化矽的質量百分比大於35%的化合物； 所述含矽的礦物為高嶺土、透輝石、蒙脫石、葉蠟石、滑石和蛇紋石中的一種； 所述鎂的化合物為氧化鎂的質量百分比大於45%的化合物； 所述含鎂的礦物為水鎂石、菱鎂礦和白雲石的一種。
全文摘要
本發明公開了一種利用複合稀土添加劑製備耐磨氧化鋁陶瓷的方法。(1)按原料質量百分含量配料:氧化鋁69.9-99.7%、稀土鋱的化合物0.1-5%和複合添加劑0.2-30%；複合添加劑為鈣、鎂和矽的化合物或礦物。(2)將配好的原料按水料質量比3:1-1:3加入去離子水或自來水，球磨24-48小時。(3)原料乾燥後，採用等靜壓成型、滾壓成型或軸壓成型，製得坯體。(4)坯體在空氣氣氛或還原氣氛(CO、H2或N2)中燒結，燒結溫度為1100~1650℃，保溫30-300分鐘，冷卻至室溫製得氧化鋁陶瓷。本發明原料來源豐富，生產工藝簡單，通過複合稀土添加劑的摻入，使得氧化鋁晶粒間形成第二相，同時微量稀土固溶到氧化鋁晶粒表面，起到細化晶粒和晶界淨化作用，提高了氧化鋁陶瓷的耐磨性。
文檔編號C04B35/10GK103214259SQ20131016051
公開日2013年7月24日 申請日期2013年5月3日 優先權日2013年5月3日
發明者胡成, 吳伯麟 申請人:桂林理工大學