CN103214259A - 利用复合稀土添加剂制备耐磨氧化铝陶瓷的方法 - Google Patents

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胡成
吴伯麟
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Abstract

本发明公开了一种利用复合稀土添加剂制备耐磨氧化铝陶瓷的方法。（1）按原料质量百分含量配料:氧化铝69.9-99.7%、稀土铽的化合物0.1-5%和复合添加剂0.2-30%；复合添加剂为钙、镁和硅的化合物或矿物。（2）将配好的原料按水料质量比3:1-1:3加入去离子水或自来水，球磨24-48小时。（3）原料干燥后，采用等静压成型、滚压成型或轴压成型，制得坯体。（4）坯体在空气气氛或还原气氛（CO、H2或N2）中烧结，烧结温度为1100~1650℃，保温30-300分钟，冷却至室温制得氧化铝陶瓷。本发明原料来源丰富，生产工艺简单，通过复合稀土添加剂的掺入，使得氧化铝晶粒间形成第二相，同时微量稀土固溶到氧化铝晶粒表面，起到细化晶粒和晶界净化作用，提高了氧化铝陶瓷的耐磨性。

Description

利用复合稀土添加剂制备耐磨氧化铝陶瓷的方法
技术领域
本发明公开了一种利用复合稀土添加剂制备耐磨氧化铝陶瓷的方法。
背景技术
氧化铝陶瓷材料具有强度高、硬度高、耐磨性好、耐高温、耐腐蚀和绝缘性高等优异的物理化学性能，并且氧化铝陶瓷原料丰富，价格低廉，在众多领域中有广泛的实际应用。氧化铝中加入添加剂能起到降低烧结温度，提高陶瓷致密度，提高陶瓷性能的作用。国内外学者进行了大量的研究：Franciso A.T. Guimaraes等人研究发现ZrO2增韧氧化铝基陶瓷硬度高，抗弯强度好，磨耗比其他陶瓷小很多；梁小平等研究了微观结构对Y-TZP/Al2O3复合陶瓷磨损性能的影响，结果得出晶粒细小的材料磨损性能较好。
目前，在氧化铝陶瓷生产方面，我国大多数产品属中低档产品，高档产品国外起主导作用。我国对高档产品的生产和开发方面落后于发达国家 。随着国内对高档产品的需求量增大，迫切需要开发生产性能优异的高档瓷。生产高档瓷需要纯度高，耐磨性能好的研磨介质。因此，研究耐磨性能优异的中高铝瓷成为国内外研究的重要课题之一。
发明内容
本发明针对上述存在问题提供了一种制备耐磨性能优异的中高铝瓷的方法。
具体步骤为：
（1）按原料各组分质量百分含量配料：氧化铝69.9-99.7 %、稀土铽的化合物0. 1-5%和复合添加剂0.2-30%；复合添加剂为钙、镁和硅的化合物或矿物。
（2）将步骤（1）配料比配好的原料按水料质量比3:1-1:3加入去离子水或自来水，球磨24-48小时，混均。
（3）将步骤（2）球磨后的湿料干燥后，采用等静压成型、滚压成型或轴压成型，制得坯体。
（4）将步骤（3）坯体在空气气氛或还原气氛（CO、H2或N2）中烧结，烧结温度为1100~1650℃，保温30-300分钟，冷却至室温制得氧化铝陶瓷。
（5）按标准：JC/T848.1–1999对制得成品进行磨损率测试。
所述稀土铽的化合物为氧化铽、碳酸铽、硝酸铽、草酸铽、磷酸铽和氢氧化铽中的一种。
所述钙的化合物为氧化钙的质量百分比大于45%的化合物。
所述含钙的矿物为石灰岩、方解石和白垩岩中的一种。
所述硅的化合物为氧化硅的质量百分比大于35%的化合物。
所述含硅的矿物为高岭土、透辉石、蒙脱石、叶蜡石、滑石和蛇纹石中的一种。
所述镁的化合物为氧化镁的质量百分比大于45%的化合物。
所述含镁的矿物为水镁石、菱镁矿和白云石的一种。
本发明原料来源丰富，生产工艺简单，易于工业化生产，通过复合稀土添加剂的掺入，使得氧化铝晶粒间形成第二相，同时微量稀土固溶到氧化铝晶粒表面，起到细化晶粒和晶界净化作用，提高了氧化铝陶瓷的耐磨性。
具体实施方式
实施例1：
（1）原料各组分质量百分比为：氧化铝95 %、氧化铽0.8%、高岭土1.4%、方解石1.4%和白云石1.4%。
（2）将步骤（1）配料比配好的原料按水料质量比3:1加入去离子水，混均。
（3）将步骤（2）球磨后的湿料经110℃烘干后，采用80MP等静压成型，保压10分钟，制得球形坯体。
（4）将步骤（3）球形坯体在空气气氛中烧结，烧结温度为1525℃，保温100分钟，冷却至室温制得耐磨氧化铝陶瓷。
测试耐磨氧化铝陶瓷磨损率为0.000636%h-1。
实施例2：
（1）原料各组分质量百分比为：氧化铝98 %、氧化铽0.2%、高岭土0.6%、石灰岩0.6%和菱镁矿0.6%。
（2）将步骤（1）配料比配好的原料按水料质量比1:3加入去离子水，混均。
（3）将步骤（2）球磨后的湿料经110℃烘干，采用80MP等静压成型，保压10分钟，制得球形坯体。
（4）将步骤（3）球形坯体在空气气氛中烧结，烧结温度为1525℃，保温60分钟，冷却至室温制得耐磨氧化铝陶瓷。
测试耐磨氧化铝陶瓷磨损率为0.000837%h-1。

Claims (1)

1.一种制备氧化铝陶瓷的方法，其特征在于具体步骤为：
（1）按原料各组分质量百分含量配料：氧化铝69.9-99.7 %、稀土铽的化合物0. 1-5%和复合添加剂0.2-30%；复合添加剂为钙、镁和硅的化合物或矿物；
（2）将步骤（1）配料比配好的原料按水料质量比3:1-1:3加入去离子水或自来水，球磨24-48小时，混均；
（3）将步骤（2）球磨后的湿料干燥后，采用等静压成型、滚压成型或轴压成型，制得坯体；
（4）将步骤（3）坯体在空气气氛或还原气氛即CO、H2或N2中烧结，烧结温度为1100~1650℃，保温30-300分钟，冷却至室温制得氧化铝陶瓷；
所述稀土铽的化合物为氧化铽、碳酸铽、硝酸铽、草酸铽、磷酸铽和氢氧化铽中的一种；
所述钙的化合物为氧化钙的质量百分比大于45%的化合物；
所述含钙的矿物为石灰岩、方解石和白垩岩中的一种；
所述硅的化合物为氧化硅的质量百分比大于35%的化合物；
所述含硅的矿物为高岭土、透辉石、蒙脱石、叶蜡石、滑石和蛇纹石中的一种；
所述镁的化合物为氧化镁的质量百分比大于45%的化合物；
所述含镁的矿物为水镁石、菱镁矿和白云石的一种。
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