[發(fā)明專利]利用稀土化合物制備耐磨氧化鋁陶瓷的方法

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• 申請日: 2014-12-19
• 公開（公告）號: CN104529406A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳婷婷;吳伯麟
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林理工大學(xué)
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/63
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了一種利用稀土化合物制備耐磨氧化鋁陶瓷的方法。

背景技術(shù)

氧化鋁陶瓷具有強度高、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良的綜合性能，是一種重要的陶瓷材料，并且氧化鋁陶瓷原料豐富、價格低廉，被應(yīng)用于許多領(lǐng)域。僅在工程陶瓷耐磨材料方面，就涉及切削工具、拉絲模、導(dǎo)絲器、軸承、球閥、研磨介質(zhì)等諸多產(chǎn)品。

???長期以來，各國科研人員在添加劑影響氧化鋁陶瓷性能方面進行了大量研究。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)，改善陶瓷性能。例如，Mukhopadhyay認為Y₂O₃的固溶能降低晶界擴散率，提高陶瓷耐磨性能；梁小平等研究了微觀結(jié)構(gòu)對Y-TZP/Al₂O₃復(fù)合陶瓷磨損性能的影響，結(jié)果得出晶粒細小的材料磨損性能較好。

??目前，我國雖是氧化鋁生產(chǎn)大國，但產(chǎn)品質(zhì)量不高，多屬于中低檔產(chǎn)品，高檔產(chǎn)品主要依賴于進口，且價格昂貴。隨著國內(nèi)對高檔產(chǎn)品的需求量增大，我國自主研發(fā)高檔產(chǎn)品已經(jīng)迫在眉睫。生產(chǎn)高檔瓷需要純度高、耐磨性能好的研磨介質(zhì)。因此，制備耐磨性能優(yōu)異的中高鋁瓷成為國內(nèi)外研究的重要課題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述存在問題提供了一種制備耐磨性能優(yōu)異的中高鋁瓷的方法。該方法原料廣泛，生產(chǎn)工業(yè)簡單，制備出的氧化鋁陶瓷耐磨性好。

具體步驟為：

（1）按配料比進行配料；原料各組分質(zhì)量百分比為：氧化鋁69-99.7?%，稀土化合物0.0001-5%，原料的質(zhì)量百分比之和為100%，稀土化合物為釓、鈧、銪和镥的化合物，復(fù)合添加劑0.1-30%，復(fù)合添加劑為鈣、鎂和硅的化合物或礦物。

（2）將步驟（1）配好的料球磨粉碎、混均；球磨時間為5-96小時，球磨采用濕法球磨，加水量與原料質(zhì)量比為1:3-3:1。

（3）將步驟（2）所得產(chǎn)物干燥后，采用等靜壓、滾壓成型或軸壓成型，制得坯體。

（4）將步驟（3）所得坯體在1000-1600℃燒結(jié)，保溫0.5-5小時，冷卻至室溫制得耐磨氧化鋁陶瓷。

（5）按標(biāo)準(zhǔn)：JC/T848.1–1999對制得成品進行磨損率測試。

所述稀土釓的化合物為氧化釓、碳酸釓、硝酸釓、草酸釓、磷酸釓和氫氧化釓中的一種。

所述稀土鈧的化合物為氧化鈧、碳酸鈧、硝酸鈧、草酸鈧、磷酸鈧和氫氧化鈧中的一種。

所述稀土銪的化合物為氧化銪、碳酸銪、硝酸銪、草酸銪、磷酸銪和氫氧化銪中的一種。

所述稀土镥的化合物為氧化镥、碳酸镥、硝酸镥、草酸镥、磷酸镥和氫氧化镥中的一種。

所述鈣的化合物是氧化鈣的質(zhì)量百分比大于45%的化合物，含鈣的礦物為石灰?guī)r、文石、鈣長石、方解石、白云石和白堊巖中的一種。

所述硅的化合物是氧化硅的質(zhì)量百分比大于35%的化合物，含硅的礦物為高嶺土、透輝石、蒙脫石、葉蠟石、滑石和蛇紋石中的一種。

所述鎂的化合物是氧化鎂的質(zhì)量百分比大于45%的化合物，含鎂的礦物為水鎂石、菱鎂礦和白云石中的一種。

測試結(jié)果表明：本發(fā)明所研制出的氧化鋁陶瓷材料磨損率達到0.00483%?h^-1，相比與不摻稀土的氧化鋁陶瓷耐磨性能提高了32%。

本發(fā)明的主要特色是通過添加稀土化合物（稀土化合物為釓、鈧、銪和镥的化合物）、復(fù)合添加劑（鈣、鎂和硅的化合物或礦物），成功研制出了低磨損率的氧化鋁陶瓷。并且原料來源豐富、生產(chǎn)工業(yè)簡單、易于工業(yè)化生產(chǎn)。

具體實施方式

實施例1：

（1）按配料比進行配料；原料各組分質(zhì)量百分比為：氧化鋁99?%、高嶺土0.3%、方解石0.3%、白云石0.399%和Lu(OH)₃0.001%。

（2）將步驟（1）配好的料球磨粉碎、混均；球磨時間為48小時，球磨采用濕法球磨，加水量與原料質(zhì)量比為1:3。

（3）將步驟（2）所得產(chǎn)物干燥后，在80MP壓力下等靜壓成型，保壓10分鐘，制成球形坯體。

（4）將步驟（3）所得坯體在1400℃燒結(jié)，保溫1.5小時，冷卻至室溫制得耐磨氧化鋁陶瓷。

按標(biāo)準(zhǔn)：JC/T848.1–1999對制得耐磨氧化鋁陶瓷進行磨損率測試，磨損率為0.00687%h^-1。

實施例2：