[發(fā)明專利]一種含硼、硅的氧化鋁基耐磨陶瓷材料的制備方法

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• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108275981A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余磊;龔成;張新元;張舟
• 申請（專利權(quán)）人: 常熟市創(chuàng)新陶瓷有限公司
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/622;C04B35/64
• 代理公司: 蘇州誠逸知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32313
• 代理人: 高娟

本發(fā)明公開了一種含硼、硅的氧化鋁基耐磨陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：（100）將氧化鋁粉體、碳化硅粉體、碳化硼粉體、燒結(jié)助劑、分散劑、磨介和磨球加入球磨罐中，然后在球磨機上球磨；所述燒結(jié)助劑為氧化鑭、氧化鎂和氧化鈣；（200）將球磨后的漿料進行干燥后粉碎過篩，然后進行造粒；（300）將造粒之后的混合粉料進行干壓成型，保壓一定時間后泄壓，得到成型塊體，再將成型塊體置于高溫氣氛爐中燒結(jié)，得到含硼、硅的氧化鋁基耐磨陶瓷材料。通過上述方式，本發(fā)明可在較低的燒結(jié)溫度下制備氧化鋁?碳化硅?碳化硼復(fù)相陶瓷，使該材料具有優(yōu)良的耐磨性能；同時可降低生產(chǎn)成本，且工藝路線簡單合理，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及陶瓷材料的制備領(lǐng)域，特別是涉及一種含硼、硅的氧化鋁基耐磨陶瓷材料的制備方法。

背景技術(shù)

氧化鋁陶瓷材料具有密度低、強度高、耐磨性及化學(xué)穩(wěn)定性高，高溫下摩擦系數(shù)穩(wěn)定等性能，在摩擦材料領(lǐng)域有著極大的應(yīng)用潛力。針對目前越來越高的使用要求，單相氧化鋁陶瓷的耐磨性能有待提高。陶瓷復(fù)相化是提高陶瓷基體性能的有效途徑之一。

目前，氧化鋁基復(fù)相陶瓷的研究主要集中在使用氧化物與氧化鋁進行復(fù)合，但是氧化物對氧化鋁陶瓷性能的提高有限。相同金屬元素的非氧化物陶瓷的某些性能明顯優(yōu)于其氧化物陶瓷，因此，利用一些非氧化物（如碳化硅等）可以起到提高氧化鋁性能的目的，從而制備高性能的氧化鋁基復(fù)相耐磨陶瓷。含硅和硼的非氧化物（如碳化硅、碳化硼）在摩擦作用下容易產(chǎn)生氧化硅-氧化硼相，可以起到自潤滑的效果，從而提高材料的摩擦磨損性能。因此，利用復(fù)相增強的思想，可以制備含硅、硼的非氧化物增強氧化鋁基復(fù)相陶，這對于高性能氧化鋁陶瓷的發(fā)展和應(yīng)用具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種含硼、硅的氧化鋁基耐磨陶瓷材料的制備方法，可在較低的燒結(jié)溫度下制備氧化鋁-碳化硅-碳化硼復(fù)相陶瓷，使該材料具有優(yōu)良的耐磨性能。此外，本方法所使用的原料來源廣泛、價格低廉，工藝路線簡單合理，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：提供一種含硼、硅的氧化鋁基耐磨陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：

（100）將氧化鋁粉體、碳化硅粉體、碳化硼粉體、燒結(jié)助劑、分散劑、磨介和磨球加入球磨罐中，然后在球磨機上球磨；所述燒結(jié)助劑為氧化鑭、氧化鎂和氧化鈣；

（200）將球磨后的漿料進行干燥后粉碎過篩，然后進行造粒；

（300）將造粒之后的混合粉料進行干壓成型，保壓一定時間后泄壓，得到成型塊體，再將成型塊體置于高溫氣氛爐中燒結(jié)，得到含硼、硅的氧化鋁基耐磨陶瓷材料。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述氧化鋁粉體為工業(yè)級，其純度≥95%，粉體的粒徑≤10μm。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述碳化硅粉體的純度≥99%，平均粒徑為1μm，其添加量為氧化鋁粉體質(zhì)量的5%~20%。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述碳化硼粉體的純度≥95%，粒徑為3~10μm，其添加量為氧化鋁粉體質(zhì)量分數(shù)的1%~8%。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述燒結(jié)助劑的添加量為氧化鋁粉體質(zhì)量的1.0%~8.0%，其中，所述氧化鑭、氧化鎂和氧化鈣的質(zhì)量比為1：1：1。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述分散劑為聚醚酰亞胺，其加入量為氧化鋁粉體質(zhì)量的0.2%~2.0%。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述磨介為去離子水，其加入量與氧化鋁粉體的質(zhì)量比為（2~4）：1。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟（100）中的球料比為2~6，球磨機的轉(zhuǎn)速為180r/min~350r/min，球磨時間為4~8小時，所述磨球為氧化鋯研磨球，所述球磨罐為聚四氟乙烯或尼龍球磨罐，所述球磨機為行星式球磨機或臥式滾磨機。