[發(fā)明專利]一種耐磨氧化鋁陶瓷的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210259797.8
• 申請(qǐng)日: 2012-07-26
• 公開（公告）號(hào): CN102745978A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳伯麟;雷云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/10
• 分類號(hào): C04B35/10;C04B35/622
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開一種耐磨氧化鋁陶瓷的制備方法。

背景技術(shù)

氧化鋁陶瓷材料具有優(yōu)異物理化學(xué)性能，相比金屬材料，氧化鋁陶瓷材料耐磨損性能和耐腐蝕性能更好，硬度也更高，是一種理想的結(jié)構(gòu)材料。氧化鋁陶瓷材料被廣泛用于機(jī)械、化工、采礦、紡織、航天航空等領(lǐng)域耐磨部件的生產(chǎn)。因此，氧化鋁陶瓷材料一直是人們研究開發(fā)的重點(diǎn)。

科技工作者圍繞氧化鋁陶瓷材料開展了大量研究工作。研究者發(fā)現(xiàn)在氧化鋁中添加燒結(jié)助劑、過渡金屬氧化物和稀土氧化物，有助于獲得理想的顯微結(jié)構(gòu)和改善陶瓷性能。例如為了提高氧化鋁陶瓷材料的斷裂韌性和強(qiáng)度，人們選擇添加少量助劑，在燒結(jié)過程中這些助劑生長成第二相達(dá)到增韌目的。Masaki?Yasuoka等人通過在氧化鋁中添加LaAlO₃，原位生長出LaAl₁₂O₁₈來增強(qiáng)增韌氧化鋁陶瓷，制備出了高強(qiáng)高韌氧化鋁陶瓷。這為提高氧化鋁陶瓷材料的機(jī)械性能找到了一些方法，為耐磨陶瓷的研究提供了參考。大量研究表明，氧化鋁陶瓷的耐磨性能和材料強(qiáng)度、硬度，斷裂性及其材料的微觀結(jié)構(gòu)都有著復(fù)雜的關(guān)系。改善氧化鋁陶瓷尤其是高鋁瓷的耐磨性能，目前尚未能找到滿意的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述存在問題提供一種耐磨性氧化鋁陶瓷的制備方法。

具體步驟為：

（1）原料的質(zhì)量百分比為：Al₂O_3?75~99.8%，稀土鑭的化合物0.01~10%，硅、鎂和鈣的化合物或含硅、鎂和鈣的礦物0.19~15%；

（2）將步驟（1）配好的原料，采用攪拌磨或管式球磨機(jī)球磨5~96小時(shí)；

（3）將步驟（2）所得料干燥，干燥溫度70~200℃，時(shí)間1~24小時(shí)，然后采用等靜壓成型、滾壓成型或軸壓成型，制得坯體；

（4）將步驟（3）所得坯體在1150~1650℃燒結(jié)，保溫時(shí)間10~360分鐘，然后冷卻至室溫制得成品。

所述稀土鑭化合物為氧化鑭、六水硝酸鑭、碳酸鑭、氫氧化鑭和草酸鑭中的一種。

所述硅的化合物為二氧化硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于40%的化合物。

所述含硅的礦物為滑石和透輝石中的一種。

所述鎂的化合物為氧化鎂的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)大于40%的化合物。

所述含鎂的礦物為白云石、菱鎂礦和坡縷石中的一種。

所述鈣的化合物為氧化鈣的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)大于50%的化合物。

所述含鈣的礦物為方解石、石灰?guī)r和白堊巖中的一種。

按標(biāo)準(zhǔn)：JC/T848.1–1999對(duì)制得的成品進(jìn)行磨損率測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明：所制得的氧化鋁陶瓷材料的磨損率最低達(dá)0.0008%h^-1，比相應(yīng)不含稀土氧化鋁陶瓷材料降低了約40%。

本發(fā)明的主要特色在于通過添加稀土鑭化合物，制備出了低磨損率的氧化鋁陶瓷，耐磨性能較不摻雜稀土的氧化鋁陶瓷材料有大幅度的提高；工藝簡單。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

（1）原料的質(zhì)量百分比為：Al₂O_3?90%，稀土鑭的化合物L(fēng)a(NO₃)₃·6H₂O?3.5%，高嶺土2.2%，MgO2.2%，CaO2.1%；

（2）將步驟（1）配好的原料，采用攪拌磨球磨48小時(shí)；

（3）將步驟（2）所得料干燥，干燥溫度110℃，時(shí)間12小時(shí)，然后采用等靜壓（100MP）成型，保壓10分鐘，制得坯體；

（4）將步驟（3）所得坯體在1480℃燒結(jié)，保溫時(shí)間100分鐘，然后冷卻至室溫制得成品；

測(cè)試成品磨損率為0.0015%h^-1。

實(shí)施例2：

（1）原料的質(zhì)量百分比為：Al₂O_3?94%，稀土鑭的化合物L(fēng)a₂(CO₃)_3??2%，高嶺土1.2%，菱鎂礦0.8%，CaCO_3??2?%；

（2）將步驟（1）配好的原料，采用攪拌磨球磨48小時(shí)；

（3）將步驟（2）所得料干燥，干燥溫度110℃，時(shí)間12小時(shí)，然后采用等靜壓（100MP）成型，保壓10分鐘，制得坯體；

（4）將步驟（3）所得坯體在高溫電阻爐1540℃燒結(jié)，保溫時(shí)間100分鐘，然后冷卻至室溫制得成品；

測(cè)試成品磨損率為0.0008%h^-1。