[發明專利]氧化鋁復合材料及其制備大口徑工業陶瓷閥芯的方法

有效

• 申請號: 201410512368.6
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN104310971A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 甘學賢;馮立明;崔官嶺;靳繼軍
• 申請（專利權）人: 焦作市維納精細陶瓷有限公司
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/622
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 喬玉萍

技術領域

本發明涉及一種特種陶瓷材料，具體涉及氧化鋁復合材料及其制備大口徑工業陶瓷閥芯的方法。

背景技術

大口徑工業陶瓷閥門主要用于電廠干灰系統、電解鋁以及選礦設備，大口徑工業陶瓷閥芯是大口徑工業陶瓷閥門的密封配件。由于這些使用場合工況通常比較惡劣，沖刷、腐蝕、磨損比較厲害，一般的金屬部件很難承受這種工況，閥芯表面易被腐蝕變形，影響閥門的開合，嚴重時，甚至出現裂紋等，降低閥門使用壽命。陶瓷因其獨特的堅固性和耐腐蝕性成為制作閥芯的理想材質，陶瓷閥芯已經廣泛應用在家用水閥等領域。目前，用于制作工藝的限制，工業用大口徑閥芯大部分仍為硬質合金，一般的陶瓷成型工藝只能生產口徑Φ500陶瓷件。

發明內容

本發明的目的就在于克服現有的技術不足，提供一種由氧化鋁復合材料制備大口徑工業陶瓷閥芯的方法，生產的工業陶瓷閥芯耐沖刷耐腐蝕耐磨損，且生產成本低，生產工藝可靠。

本發明的技術方案如下：

一種氧化鋁復合材料，由以下重量份的原料組成：氧化鋁60-85，氧化鋯15-40，高嶺土2-5，滑石1-2，碳酸鋇0.5-1，所述氧化鋯含有氧化釔2.5-3.5，氧化鈰1.5-2.5。

所述的氧化鋁復合材料制備大口徑工業陶瓷閥芯的方法，包括制漿、成型、燒成步驟：①制漿：按配方量稱取原料，加入純水20-30重量份，再加入0.5-1重量份的分散劑，放入高速攪拌磨中，攪拌球磨至物料粒徑為0.3-0.5μm，再加入3-5重量份的增塑劑，攪拌15分鐘左右；料漿出磨靜置7-10天；②成型：將模具用夾具夾好，采用高壓高位槽將制好的料漿灌注至模具中脫水凝固成型，成型的坯體在濕度70-95％、溫度15-35℃的環境干燥7-10天，得到陶瓷生坯；③燒成：對陶瓷生坯進行高溫燒結，燒成曲線是：室溫-500℃，15-20小時均勻升溫，500℃保溫2-3小時；500-1300℃，15-20小時均勻升溫，1300℃保溫2-3小時；1300-1550℃，5-8小時均勻升溫，1550℃保溫2-3小時；1550-1650℃，5-8小時均勻升溫，1650℃保溫2-4小時；1650-室溫，自然降溫。

所述的分散劑為9300、六偏磷酸鈉或海藻酸鈉，所述的增塑劑為1788、或羧甲基纖維素，所述的模具為高強石膏模具或多孔塑料模具。

在燒成步驟后，用磨具將燒成的陶瓷閥芯打磨為表面光潔的成品。

相對于現有技術，本發明在氧化鋁粉末中引入穩定氧化鋯，并添加適當的助燒劑，使得到的氧化鋯復合氧化鋁材料具有高韌性，并且耐沖刷耐腐蝕耐磨損。配方大量使用了價格低廉的氧化鋁，添加少量的稀土氧化物及高嶺土成分，相比較其他陶瓷閥芯材料，還具有原料成本低的優點。

采用上述材料制備Φ500-Φ1000大口徑工業陶瓷閥芯的方法，操作方便，可控性高，后期磨削工作量大大減小，工藝簡單可靠。所制得的大口徑工業陶瓷閥芯使用溫度高，耐磨損、耐沖刷、耐腐蝕性好，使用壽命較硬質合金可以提高5-10倍。拓寬了閥門的使用范圍，降低了閥門的維修更換次數，提高了配套設備系統運行的安全性和穩定性。

具體實施方式

實施例1：

按配方稱量氧化鋁70公斤，含有3公斤氧化釔、2公斤氧化鈰的穩定氧化鋯25公斤，淘洗高嶺土2公斤，燒滑石2公斤，工業純碳酸鋇1公斤，將稱好的原材料按氧化鋁、碳酸鋇、燒滑石、高嶺土、穩定氧化鋯的順序加入帶循環泵的攪拌磨中，倒入混好1公斤9300的高純水25公斤；攪拌球磨7個小時左右，待漿料平均粒徑檢測值為0.4微米時，加入5公斤增塑劑1788，繼續攪拌15分鐘出磨靜置7天，使物料與有機物充分滲透陳腐均勻，制備出固含量為80wt％以上流動性良好的漿料；將按圖紙加工好的高強石膏或多孔塑料模具用夾具夾好，采用高壓高位槽將制好的料漿灌注至磨具中脫水凝固成型，成型的坯體經過濕度80％，溫度25℃的環境干燥7天，得到陶瓷生坯；對陶瓷生坯進行高溫燒結，所述的燒成曲線是：室溫－500℃，15小時均勻升溫排膠，500℃保溫2小時；500－1300℃，15小時均勻升溫晶型轉化，1300℃保溫2小時；1300-1550℃，5小時均勻升溫燒結，1550℃保溫2小時；1550-1650℃，5小時均勻升溫晶粒處理，1650℃保溫2小時；1650－室溫，自然冷卻至室溫；然后采用金剛石磨具將陶瓷毛坯磨削成表面光潔的成品陶瓷閥芯。

其余實施例氧化鋁復合材料原料配方如表1所示，并且按照實施例1的制備方法進行大口徑工業陶瓷閥芯，具體工藝參數見表1：