[發明專利]氧化鋯陶瓷缸套材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201110237836.X
• 申請日: 2011-08-19
• 公開（公告）號: CN102320830A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 張歆;羅忠義;王新平;尹業高;陳仲叢;陳潮鈿;王國營;許小軍;黃超華
• 申請（專利權）人: 汕頭大學;廣東東方鋯業科技股份有限公司
• 主分類號: C04B35/49
• 分類號: C04B35/49;C04B35/622
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 溫旭

技術領域

本發明屬于氧化鋯陶瓷材料技術領域，具體地說，是一種氧化鋯陶瓷缸套材料以及氧化鋯陶瓷缸套材料的制備方法。

背景技術

目前，泥漿泵缸套材料大多是復合金屬材料。由于泥漿泵的工作環境惡劣，金屬材料易受磨損、腐蝕，導致缸套使用壽命短，頻繁更換降低了工作效率。因此，如何穩定和提高活塞缸套的使用壽命，是提高泥漿泵工作效率的一個重要方面。

為改進缸套的使用壽命，2009年8月26日公開的、公開號為CN101514104A的中國發明專利申請公布說明書提出氧化鋯基陶瓷缸套材料內襯，可將傳統金屬材料缸套的壽命提高5～10倍。但是，這種陶瓷缸套的制作是將不同組分直接混合，經過濕法球磨制得陶瓷粉體成型后，對坯體高溫煅燒制得。由于傳統的對原料進行機械混合濕法球磨，原料得不到充分混合，材料組分分布不夠均勻，同時由于材料組分不均，高溫煅燒后，材料的收縮率也會有所不同，陶瓷的性能受到了影響。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的不足，公開一種原料充分混合、組分均勻、陶瓷性能佳的氧化鋯陶瓷缸套材料及其制備方法。

本發明提出一種氧化鋯陶瓷缸套材料，包括ZrO₂?60～80?wt%、Al₂O_3?20～30?wt?%、Y₂O₃?3.2～4.3?wt?%、TiO₂?3～4.2?wt?%、La₂O_3?1.5～2.1?wt?%。

上所述的氧化鋯復合陶瓷材料，是由四方氧化鋯作基體，氧化釔、氧化鑭作協同穩定劑。氧化鋯陶瓷在高溫冷卻時發生由t-ZrO₂→m-ZrO₂的相轉變，前期研究已經證明，少量氧化鑭的引入，能對氧化釔穩定氧化鋯的四方晶相起協同效應，提高其穩定效果，同時也能提高陶瓷材料的燒結密度。氧化鋁的加入也有利于防止及減少氧化鋯相轉變時發生的體積收縮。同時氧化鋁彈性模量高，能提高材料的強度、硬度和耐磨性等力學性能；氧化鈦固融于氧化鋁和氧化鋯中可以降低材料的燒結溫度，縮短燒結時間，增強材料的抗熱震性能。

提出利用共沉淀法制備氧化鋯陶瓷缸套材料的方法，其制備工藝包括有下列步驟：

（1）?反應液的制備：以ZrOCl₂·8H₂O、Al(NO₃)₃、Y(NO₃)₃、TiCl₄、LaCl₃為原料，C₆H₁₂N₄為沉淀劑，配成反應溶液，再向其中加入適量的分散劑。

（2）?干凝膠的制備：攪拌下將上述溶液逐漸加熱反應，制得溶膠，再加氨水調節pH值。將凝膠洗滌、醇化、抽濾、干燥、過篩制得干凝膠。

（3）?ZrO₂陶瓷缸套粉體制備：將上述干凝膠在1000～1?200?℃下煅燒后，制得ZrO₂陶瓷缸套粉體。

（4）球磨：將（3）中制得的ZrO₂陶瓷缸套粉體倒入行星球磨機的球磨罐中，并加入分散劑和粘結劑，在進行球磨攪拌制得漿料，分散劑的重量為總重量的0.5～1.5?%。

（5）造粒：將步驟（4）中制得的漿料進行噴霧干燥，制得造粒粉。

（6）?預壓成型：將步驟（5）中制得造粒粉置于模具中預成型壓制，再冷等靜壓處理制成生坯。

（7）燒結：將步驟（6）中制得的生坯進行預燒，除去粘結劑，隨后進行第二次燒結，使坯體致密化，從而制得ZrO₂陶瓷缸套材料。

本發明的有益效果是：采用共沉淀有效地實現了各組分在分子水平上均勻的混合。克服了常規機械混合球磨法工藝造成的材料中各組分混合不夠均勻的缺點，制得的氧化鋯陶瓷粉體具有分散均勻、粒徑均一、流動性良好等特點。實現低溫燒結（1330～1380℃），降低制備能耗。這種氧化鋯納米復合陶瓷缸套材料具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等特性，其抗彎強度、斷裂韌性、維氏硬度分別達到980～1?200?MPa、8.3～10?MPa·m^1/2、12-14GPa。這種ZrO₂復合陶瓷缸套內襯具有使用壽命長、性價比高的特點。而且該工藝快速、簡便，易于規模化生產。

附圖說明

下面結合附圖對本發明作進一步詳述。