[發明專利]一種低鋯含量燒結板狀剛玉及其制備方法

有效

• 申請號: 201810016251.7
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108455976B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 陳要生;趙義;馬錚;李媛媛;宋雅楠
• 申請（專利權）人: 浙江自立新材料股份有限公司
• 主分類號: C04B35/106
• 分類號: C04B35/106
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 解明鎧;劉靜靜

本發明公開了一種低鋯含量燒結板狀剛玉及其制備方法，其中，制備方法，包括如下步驟：將工業氧化鋁粉和單斜氧化鋯粉按照質量比1:0.05～0.16混合，依次經研磨、成球后，在溫度1700～1800℃下燒成2.5?3.5h，得到所述低鋯含量燒結板狀剛玉。所述單斜氧化鋯粉的粒徑為2μm和/或10μm。本發明制備的低鋯含量的燒結板狀剛玉，熱震穩定性好，且制備過程簡單，成本低廉，適用于工業化生產。

技術領域

本發明涉及耐火材料領域，具體涉及一種低鋯含量燒結板狀剛玉及其制備方法。

背景技術

熱震穩定性是耐火材料最重要的性能指標之一，尤其對于滑板或者鋼包磚類的產品，由于要經常承受溫度的劇烈變化，制品容易產生裂紋導致不能繼續使用，提高耐火材料的熱震穩定性是唯一的解決途徑。

現有技術中，燒結板狀剛玉由于晶粒內部含有較多閉合微氣孔，因此，使得板狀剛玉熱震穩定性較好，但是仍然達不到使用要求，因此，很多耐火材料廠家會選擇加入部分電熔鋯剛玉來提高耐火材料的熱震穩定性。

但是電熔鋯剛玉存在制備過程存在以下問題：

1)制備過程能耗大，ZrO₂加入量大，一般高于20wt％，使得材料的制備成本較高；

2)電熔鋯剛玉中的ZrO₂晶粒的尺寸較大(一般在50μm以上)，且分布不均勻，無法充分發揮ZrO₂的增韌效果。

發明內容

本發明提供了一種低鋯含量燒結板狀剛玉，具有更低的鋯含量以及更好的熱震穩定性，且成本低廉，制備簡單。

一種低鋯含量燒結板狀剛玉的制備方法，包括如下步驟：

將工業氧化鋁粉和單斜氧化鋯粉按照質量比1:0.05～0.16混合，依次經研磨、成球后，在溫度1700～1800℃下燒成2.5-3.5h，得到所述低鋯含量燒結板狀剛玉。

本發明采用燒結的方式制備板狀剛玉，相比現有技術中采用電熔法制備的板狀剛玉，鋯含量更低，熱震穩定性更好。

所述燒結板狀剛玉中，ZrO₂的晶粒尺寸較小，剛玉晶粒尺寸也較小，ZrO₂晶粒均勻分布在剛玉晶粒的晶界位置，充分發揮微裂紋增韌的效果，改善燒結板狀剛玉的熱震穩定性。

通過控制工業氧化鋁粉和單斜氧化鋯粉的質量比以及燒成溫度，可以控制ZrO₂的晶粒尺寸以及分布均勻性，以此提升燒結板狀剛玉的抗熱沖擊性能，使燒結板狀剛玉具有更高的斷裂韌性，進而改善相關制品的熱震穩定性。

作為優選，所述單斜氧化鋯粉的粒徑為2μm或10μm。

單斜氧化鋯粉的粒度較細時，在燒成過程中相對容易燒結，體積密度相應提高；單斜氧化鋯粉的粒度較粗時，在燒成過程中較難燒結。

本發明中采用單斜晶系的氧化鋯粉，并通過優選粒徑，以保證在燒結板狀剛玉中，ZrO₂晶粒尺寸較小且能均勻分布在剛玉晶粒的晶界位置，且剛玉晶粒尺寸適中，控制在30-50μm，剛玉晶粒過大時，起不到提高熱震穩定性的作用，剛玉晶粒過小則容易使得剛玉耐磨性能變差。

本發明中，粒徑若無特殊限制均為數均粒徑。

作為優選，所述單斜氧化鋯粉由2μm單斜氧化鋯粉和10μm單斜氧化鋯粉混合而成，2μm單斜氧化鋯粉和10μm單斜氧化鋯粉的質量比為1：0.5～1。

采用兩種粒徑尺寸的單斜氧化鋯粉混配，通過調整2μm單斜氧化鋯粉和10μm單斜氧化鋯粉的比例，能夠改善ZrO₂晶粒在剛玉晶粒晶界位置的分布均勻性，同時合理控制晶粒尺寸的生長尺寸。