陶瓷材料及其製備方法
2023-10-17 01:49:39 1
專利名稱：陶瓷材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及陶瓷材料技術領域，特別涉及一種陶瓷材料及其製備方法。
背景技術：
陶瓷材料是用天然或合成化合物經過成形和高溫燒結製成的一類無機非金屬材料，利用陶瓷對聲、光、電、磁、熱等物理性能所具有的特殊功能而製造的陶瓷材料稱為功能陶瓷。功能陶瓷種類繁多，用途各異。其中，氧化鋁陶瓷由於具有優異的物理力學性能，如高硬度、高熔點、耐磨性好等，成為深受歡迎的陶瓷材料之一，廣泛地應用於切削工具、耐磨零件、高溫部件等。然而，現有技術中的氧化鋁陶瓷的摩擦係數較高，工程應用中產生的能力損失較大，影響了產品的質量，同時限制了氧化鋁陶瓷材料的進ー步應用。
發明內容
為了降低氧化鋁陶瓷的摩擦係數，增大氧化鋁陶瓷的應用範圍，本發明實施例提供了一種陶瓷材料及其製備方法。所述技術方案如下一方面，本發明實施例提供了一種陶瓷材料，所述陶瓷材料的配方由以下重量百分含量的原料組成氧化鋁粉末89. 2-93. 6% ;氧化鋯粉末6-10%;氧化釔粉末0. 4-0. 8 %。優選地，所述陶瓷材料的配方包括以下重量百分含量的原料氧化鋁粉末92. 4-92. 6% ;氧化鋯粉末VA ;氧化釔粉末0. 4-0. 6%。優選地，所述氧化鋁粉末的平均粒徑為0. 20-0. 26 u m、純度為99. 8%。另ー方面，本發明實施例還提供了一種陶瓷材料的製備方法，所述方法包括將氧化鋁粉末、氧化鋯粉末和氧化釔粉末，混料、研磨和造粒，製成陶瓷粉料；將所述陶瓷粉料經過成型エ藝製成坯體；將所述坯體燒結，得到陶瓷材料。具體地，所述將氧化鋁粉末、氧化鋯粉末和氧化釔粉末，混料、研磨和造粒，製成陶瓷粉料，具體包括將氧化鋁粉末、氧化鋯粉末、氧化釔粉末和粘結劑溶液放入球磨罐中，球磨12個小時；將球磨後的溶液真空乾燥形成塊體，並將所述塊體碾成粉末；在所述粉末上噴水，使得粉末形成粉粒，並用篩子過篩。具體地，水的加入量為使得80%的粉末形成粉粒，並且加入水後的粉末中不見水
的流動。優選地，所述粘結劑溶液為濃度為7%的聚こ烯醇溶液，且加入的粘結劑溶液的質量為所述陶瓷材料的原料的16. 6% -20%。由於聚こ烯醇能溶於熱水，與水的極性分子間存在很強的吸引力，同時具有很好的稠粘性和流動性，所以選用聚こ烯醇溶液作為粘結劑， 可使陶瓷粉末具有好的可塑性。具體地，所述聚こ烯醇溶液可以通過以下方法配備將聚こ烯醇粉末與水按比例配好，放入恆溫水浴鍋中加熱，加熱溫度為100°C，保溫8個小時。優選地，所述篩子為100目和220目的篩子。通過兩次過篩去除沒有形成粉粒的粉料，保持了造型強度。具體地，將所述陶瓷粉料經過成型エ藝製成坯體，具體包括對所述陶瓷粉料進行模壓成型和冷等靜壓成型，得到坯體，其中，所述模壓成型的壓カ為20MPa，所述冷等靜壓成型的壓カ為200MPa，保壓10分鐘。將陶瓷粉料先進行模壓成型，在經過一段時間的冷等靜壓，消除陶瓷粉料內部的密度和應カ分布不均，得到均勻緻密的陶瓷粉料。具體地，所述將所述坯體燒結，得到陶瓷材料，具體包括將所述坯體在常壓1600°C的條件下燒結，並保溫2個小吋。此步驟採用了條件要求最低的燒結方式，簡化了生產エ藝。本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是通過在陶瓷材料中添加氧化釔，提高了陶瓷材料的力學性能，使得陶瓷材料的空隙度小，且在應力交變循環中，獲得較高的疲勞極限，同時由於氧化鋯的加入，強韌化了氧化鋁陶瓷材料，使得陶瓷材料的斷裂方式表現為穿晶斷裂，沒有晶粒被拔出，從而減少了磨粒磨損，進而得到了耐磨性高、韌性高、摩擦較小的陶瓷材料，増加了陶瓷材料在工程中的應用範圍。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面對本發明實施方式作進ー步地詳細描述。實施例I按照下列配方稱取原料(千克)氧化鋁粉末93. 6、氧化鋯粉末6、氧化釔粉末0. 4。製備方法(I)將氧化鋁粉末、氧化鋯粉末、氧化釔粉末按照上述配方，準確稱量後備用。其中，氧化鋁粉末的平均粒徑為0. 26iim、純度為99. 8 %。並配置粘結劑溶液，該粘結劑溶液選用濃度為7%的聚こ烯醇溶液。其中，配置聚こ烯醇溶液可以採用以下方法將聚こ烯醇粉末與水按比例配好，放入恆溫水浴鍋中加熱，加熱溫度為100°C，保溫時間為8個小時。(2)將稱量好的粉末以及粘結劑溶液置於球磨罐中，球磨12個小時，得到混合均勻的溶液；其中，加入的粘結劑溶液的質量為20。(3)將步驟(2)中得到的溶液放入中空乾燥箱中乾燥，形成塊體，將塊體放入碾體中碾成粉末。(4)將步驟⑶中得到的粉末鋪開，並向粉末上灑水，使得粉末形成粉粒，並經過100目和220目的篩子過篩，去除未形成粉粒的粉末，得到陶瓷粉料，其中，水的加入量為使得80%的粉末形成粉粒，並且加入水後的粉末中不見水的流動。(5)將步驟⑷中得到的陶瓷粉料先進行壓カ為20MPa的模壓成型為坯體，再將坯體經過壓カ為200MPa的冷等靜壓，保壓10分鐘，以消除坯體內部的緻密和應力分布不均， 得到均勻緻密的陶瓷坯體。(6)將步驟(5)中得到的陶瓷坯體採用條件要求最低的燒結方式燒結常壓 1600°C燒結，保溫2個小時。實施例2按照下列配方稱取原料(千克)氧化鋁粉末89. 2、氧化鋯粉末10、氧化釔粉末0. 8。製備方法如實施例I。實施例3按照下列配方稱取原料(千克)氧化鋁粉末92. 4、氧化鋯粉末7、氧化釔粉末0. 6。製備方法如實施例I。實施例4按照下列配方稱取原料(千克)氧化鋁粉末91. 4、氧化鋯粉末8、氧化釔粉末0. 6。製備方法如實施例I。產品實驗本發明實施例對現有的氧化鋁陶瓷和本發明提供的陶瓷的性能進行測試，具體檢測內容如下I、測試內容摩擦係數、斷裂韌性、抗彎強度、燒結條件。2、測試結果如下表
摩擦係數斷裂韌性抗彎強度燒結條件現有技術y=0. 3474. 3Mpa m1/2297MPa真空熱壓本發明y=0. 1367. 05Mpa m1/2576. 5MPa常壓需要說明的是，上表中的各項性能數值為多次測試的平均值。從上表可知本發明提供的陶瓷材料的摩擦係數小於現有技術的陶瓷材料，斷裂韌性、抗彎強度都顯著高於現有技術的陶瓷材料。此外，從上表中，可以看出本發明的陶瓷材料可以採用最低的燒結條件，降低了製備エ藝的複雜度。本發明陶瓷材料配方製成的陶瓷材料具有低摩擦、高耐磨的特性，能夠廣泛地應用於工程中。以上所述的實施例，只是本發明較優選的具體實施方式
的ー種，本領域的技術人員在本發明技術方案範圍內進行的通常變化和替換都應包含在本發明的包含範圍內。
權利要求
1.一種陶瓷材料，其特徵在於，所述陶瓷材料的配方由以下重量百分含量的原料製成氧化鋁粉末89. 2-93. 6% ；氧化鋯粉末6-10% ;氧化釔粉末0. 4-0. 8%。
2.如權利要求I所述的材料，其特徵在於，所述陶瓷材料的配方包括以下重量百分含量的原料氧化鋁粉末92. 4-92. 6% ;氧化鋯粉末7% ;氧化釔粉末0. 4-0. 6%。
3.如權利要求I所述的材料，其特徵在於，所述氧化鋁粉末的平均粒徑為0.2-0. 26 u m、純度為 99. 8% 0
4.一種權利要求1-3任一項所述的陶瓷材料的製備方法，其特徵在於，所述方法包括 將氧化鋁粉末、氧化鋯粉末和氧化釔粉末，混料、研磨和造粒，製成陶瓷粉料；將所述陶瓷粉料經過成型エ藝製成坯體；將所述坯體燒結，得到陶瓷材料。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述將氧化鋁粉末、氧化鋯粉末和氧化釔粉末，混料、研磨和造粒，製成陶瓷粉料，具體包括將氧化鋁粉末、氧化鋯粉末、氧化釔粉末和粘結劑溶液放入球磨罐中，球磨12個小時； 將球磨後的溶液真空乾燥形成塊體，並將所述塊體碾成粉末；在所述粉末上噴水，使得粉末形成粉粒，並用篩子過篩。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述粘結劑溶液為濃度為7%的聚こ烯醇溶液，且加入的粘結劑溶液的質量為所述陶瓷材料的原料的16. 6% -20%。
7.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述篩子為100目和220目的篩子。
8.如權利要求4所述的方法，其特徵在幹，所述將所述陶瓷粉料經過成型エ藝製成坯體，具體包括對所述陶瓷粉料進行模壓成型和冷等靜壓成型，得到坯體，其中，所述模壓成型的壓カ 為20MPa，所述冷等靜壓成型的壓カ為200MPa，保壓10分鐘。
9.如權利要求4所述的方法，其特徵在幹，所述將所述坯體燒結，得到陶瓷材料，具體包括將所述坯體在常壓1600°C的條件下燒結，並保溫2個小吋。
全文摘要
本發明公開了一種陶瓷材料及其製備方法，屬於陶瓷材料技術領域。所述陶瓷材料的配方由以下重量百分含量的原料製成氧化鋁粉末89.2-93.6％；氧化鋯粉末6-10％；氧化釔粉末0.4-0.8％。本發明通過在陶瓷材料中添加氧化釔，提高了陶瓷材料的力學性能，使得陶瓷材料的空隙度小，且在應力交變循環中，獲得較高的疲勞極限，同時由於氧化鋯的加入，強韌化了氧化鋁陶瓷材料，使得陶瓷材料的斷裂方式表現為穿晶斷裂，沒有晶粒被拔出，從而減少了磨粒磨損，進而得到了耐磨性高、韌性高、摩擦較小的陶瓷材料，增加了陶瓷材料在工程中的應用範圍。
文檔編號C04B35/10GK102603272SQ20121006080
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月8日 優先權日2012年3月8日
發明者萬宇傑, 江明, 王漢林, 童幸生, 袁耀華, 郎靜 申請人:江漢大學