[發明專利]基于二氧化鈦包覆二氧化鋯粉體的鋯英石/氧化鋯復相材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201510519042.0
• 申請日: 2015-08-21
• 公開（公告）號: CN105130411B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 王立平;楊德安;李功文;王峰;王鑫;閻繼昌;高沖;陳建文
• 申請（專利權）人: 淄博裕民基諾新材料有限公司
• 主分類號: C04B35/16
• 分類號: C04B35/16;C04B35/628
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司37212
• 代理人: 王燕,耿霞

技術領域

本發明涉及一種基于二氧化鈦包覆二氧化鋯粉體的鋯英石/氧化鋯復相材料及其制備方法，屬于耐火材料技術領域。

背景技術

致密鋯英石磚作為耐火材料的優勢在于它優異的高溫物理性能，如低熱膨脹系數、低熱導率和良好的抗侵蝕性，能夠抗玻璃、熔渣和液態金屬合金的侵蝕。致密鋯英石磚作為無堿玻璃纖維池窯的關鍵內襯材料，用作熔化池和澄清池的池壁背襯磚、池底鋪面磚和亞層磚，主通路和作業通路的壁磚、底磚，流槽磚和拉絲磚等。

無堿玻璃液對其侵蝕的主要機制為玻璃液對磚體表面的沖刷，通過開口氣孔引起玻璃液向磚體內部擴散與滲透，使結構疏松，磚體表面與內部結合力減弱，加上玻璃液的沖刷作用，外層磚體緩慢溶解。因而，降低氣孔率有利于材料抗侵蝕性的提高。

致密鋯英石磚的缺點在于，隨著使用溫度的提高，致密鋯英石磚的抗侵蝕性能下降，因此其使用溫度最好在1370℃以下。此外，為了使鋯英石磚燒結致密，通常使用較高的溫度燒結或加入少量助燒劑，但這兩種方法均易引起鋯英石的分解，造成結構疏松，并會產生一部分方英石相，會降低其抗玻璃侵蝕性。

鋯質耐火材料有著良好的抗高溫熔體的侵蝕性，使之在無堿玻璃熔窯中作為接觸玻璃液的內襯材料被廣泛采用。氧化鋯含量為85-95％的高氧化鋯電熔耐火材料具有更好的耐蝕性，對玻璃料液污染性低，尤其適用于低堿和無堿玻璃熔窯。

燒結氧化鋯耐火材料通常進行全部或部分穩定處理，添加Y₂O₃、MgO、CaO等穩定劑來防止其因體積過度變化而崩裂。然而，這種含有穩定劑的高氧化鋯燒結耐火材料使用在玻璃窯爐上時，穩定劑會溶解于玻璃液中，穩定氧化鋯又變為非穩定氧化鋯，導致組織脆弱，同時穩定劑與玻璃液結合，可能引發玻璃內出現砂礫、結石等缺陷。另外，氧化鋯原料價格高，生產高純氧化鋯材料將顯著地增加成本。

結合鋯英石和氧化鋯的特性，鋯英石/氧化鋯復相材料研究和應用受到關注，根據其化學組成，抗侵蝕性優于鋯英石材料。但是，由于引入氧化鋯后，氧化鋯與鋯英石兩相間的燒結性較差，致使復相材料的氣孔率較高，影響了復相材料抗玻璃侵蝕性能的提高。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于二氧化鈦包覆二氧化鋯粉體的鋯英石/氧化鋯復相材料，解決了現有工藝中存在的鋯英石/氧化鋯復相材料燒結致密化困難的問題，改善鋯英石/氧化鋯復相材料的燒結性能，降低復相材料的氣孔率；本發明同時提供其制備方法。

本發明所述的基于二氧化鈦包覆二氧化鋯粉體的鋯英石/氧化鋯復相材料，由鋯英石細粉和二氧化鈦包覆二氧化鋯細粉制成。

其中：

所述的鋯英石細粉占70-97wt％，二氧化鈦包覆二氧化鋯細粉占3-30wt％。

所述的鋯英石細粉的平均粒徑在1-10μm之間，鋯英石包覆二氧化鋯細粉的平均粒徑在0.1-3μm之間。

所述的二氧化鈦包覆二氧化鋯細粉中的二氧化鈦含量為包覆粉體的1-10wt％。

所述的二氧化鈦包覆二氧化鋯細粉的制備方法包括以下步驟：

(1)制備二氧化鋯懸浮液：

將分散劑溶解于水中，調節其pH值在4-5之間，加入二氧化鋯粉體，球磨后得到穩定懸浮的二氧化鋯懸浮液；

(2)制備二氧化鈦包覆二氧化鋯細粉：

攪拌二氧化鋯懸浮液，向二氧化鋯懸浮液中滴加二氧化鈦溶膠，滴加完畢后繼續攪拌，使溶膠粒子吸附在二氧化鋯顆粒表面，再將懸浮液加熱并保持攪拌，使水分揮發；然后先對其進行干燥，再進行熱處理，使二氧化鈦緊密包覆在二氧化鋯顆粒表面，最后經研磨、過篩，得到二氧化鈦包覆二氧化鋯細粉。

步驟(1)中分散劑為改性聚羧酸鹽AN-2000，用乳酸調節pH值在4-5之間，步驟(1)中分散劑的用量為二氧化鋯粉體的0.2-0.4wt％，二氧化鋯粉體與水的體積比為25-50:50-75，球磨時間為24-48h。

步驟(2)中滴加二氧化鈦溶膠完畢后繼續攪拌4-8h；步驟(2)中將懸浮液加熱到80-90℃并保持攪拌；干燥溫度為200-250℃，干燥時間為4-8h；熱處理溫度為600-1000℃，熱處理時間為4-10h；步驟(2)中研磨熱處理后的粉體過200目篩，得到二氧化鈦包覆二氧化鋯粉體。

本發明所述的基于二氧化鈦包覆二氧化鋯粉體的鋯英石/氧化鋯復相材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)球磨已按計量稱取的鋯英石細粉和二氧化鈦包覆氧化鋯細粉的混合細粉，得到混合均勻的漿料；

(2)干燥漿料得到用于成型的混合粉體；

(3)將粉體成型為生坯；