CN104387075B - 一种含金刚石微粉的喷嘴用陶瓷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种含金刚石微粉的喷嘴用陶瓷，由下列重量份的原料制成：碳酸锶2-3、硼酸1-2、氮化铝13-17、P2O5 1-2、Al2O3 32-40、K2O 1-2、金刚石微粉3-4、碳化硅60-68、竹炭微粉1-2、去离子水适量、正硅酸乙酯3-4、乙醇适量、助剂4-6；本发明的陶瓷具有极高的耐磨性，硬度高，不易破碎，用于制作喷嘴，使用寿命比铝合金材质长3-4倍，节约了成本，适用于大规模工业生产；通过使用本发明的助剂，能够增加陶瓷的表面光滑性、耐磨性和耐热性。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷材料领域，尤其涉及一种含金刚石微粉的喷嘴用陶瓷及其制备方法。
背景技术
喷嘴要长期受到磨损，目前喷嘴用的材料有铝合金材料、陶瓷等，铝合金材料耐磨性差，要经常更换，成本高；目前所用的陶瓷材料脆性大，耐磨性不太高，不耐冷热刺激，耐酸碱性差，因此需要研究耐磨性好，硬度高，韧性好，耐震动，耐热，耐腐蚀等性能优异的陶瓷材料，以降低成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含金刚石微粉的喷嘴用陶瓷及其制备方法，该陶瓷具有极高的耐磨性，硬度高，不易破碎，用于制作喷嘴，使用寿命比铝合金材质长3-4倍。
本发明的技术方案如下：
一种含金刚石微粉的喷嘴用陶瓷，其特征在于由下列重量份的原料制成：碳酸锶2-3、硼酸1-2、氮化铝13-17、P2O51-2、Al2O332-40、K2O1-2、金刚石微粉3-4、碳化硅60-68、竹炭微粉1-2、去离子水适量、正硅酸乙酯3-4、乙醇适量、助剂4-6；
所述助剂由下列重量份的原料制成：高岭土0.7-0.9、锆英石3-4、氧化镧0.2-0.3、金刚石粉0.2-0.3、Y2O30.2-0.4、La2O30.2-0.4、氧化铍0.3-0.4、硅烷偶联剂kh-5500.6-0.8、聚乙二醇0.3-0.4、水7-11；制备方法为：将锆英石粉碎，过100目筛，得到锆英石粉；将聚乙二醇加入水中，搅拌均匀，加入锆英石粉，搅拌20-30分钟，再加入一半重量份的硅烷偶联剂kh-550，搅拌10-15分钟，再加入高岭土，搅拌反应20-30分钟，再加入剩余重量份的硅烷偶联剂kh-550，搅拌10-15分钟，再加入其他剩余成分，搅拌反应20-30分钟，超声分散6-8分钟，过滤，烘干，粉碎，过40目筛，在氮气氛围下，1380-1440℃下煅烧2-3个小时，粉碎，过40目筛，即得。
所述含金刚石微粉的喷嘴用陶瓷的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将氮化铝、P2O5、Al2O3混合，球磨，过200目筛，加入0.6-0.8倍重量份的乙醇，送入球磨机中球磨24-27个小时，加入K2O、硼酸，继续球磨2-3个小时，得到球磨料；
(2)将第(1)步得到的球磨料粉碎，在氮气氛围下，750-800℃下煅烧2-3个小时，取出粉碎，过50目筛，得到颗粒；
(3)取30-40重量份的乙醇，加入正硅酸乙酯，搅拌至溶解，加入碳酸锶、金刚石微粉、竹炭微粉，搅拌得到混合物料，将碳化硅边翻腾搅拌边喷入混合物料，加热至70-80℃，持续翻腾搅拌至乙醇完全蒸发，粉碎，过50目筛，得到颗粒；
(4)将第(2)步和第(3)步得到的颗粒与其他剩余成分混合，按料：球：水＝1:1.4:0.7，球磨24-30个小时，造型，在700-800℃下预烧1.5-2个小时，再在1360-1420℃下煅烧4-5个小时，即得。
本发明的有益效果
本发明的陶瓷具有极高的耐磨性，硬度高，不易破碎，用于制作喷嘴，使用寿命比铝合金材质长3-4倍，节约了成本，适用于大规模工业生产；通过使用本发明的助剂，能够增加陶瓷的表面光滑性、耐磨性和耐热性。
具体实施方式
一种含金刚石微粉的喷嘴用陶瓷，由下列重量份(公斤)的原料制成：碳酸锶2.5、硼酸1.5、氮化铝15、P2O51.5、Al2O336、K2O1.5、金刚石微粉3.5、碳化硅64、竹炭微粉1.5、去离子水适量、正硅酸乙酯3.5、乙醇适量、助剂5；
所述助剂由下列重量份(公斤)的原料制成：高岭土0.8、锆英石3.5、氧化镧0.2、金刚石粉0.2、Y2O30.3、La2O30.3、氧化铍0.3、硅烷偶联剂kh-5500.7、聚乙二醇0.3、水8；制备方法为：将锆英石粉碎，过100目筛，得到锆英石粉；将聚乙二醇加入水中，搅拌均匀，加入锆英石粉，搅拌25分钟，再加入一半重量份的硅烷偶联剂kh-550，搅拌13分钟，再加入高岭土，搅拌反应25分钟，再加入剩余重量份的硅烷偶联剂kh-550，搅拌13分钟，再加入其他剩余成分，搅拌反应25分钟，超声分散7分钟，过滤，烘干，粉碎，过40目筛，在氮气氛围下，1400℃下煅烧2.5个小时，粉碎，过40目筛，即得。
所述含金刚石微粉的喷嘴用陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氮化铝、P2O5、Al2O3混合，球磨，过200目筛，加入0.7倍重量份的乙醇，送入球磨机中球磨26个小时，加入K2O、硼酸，继续球磨2.5个小时，得到球磨料；
(2)将第(1)步得到的球磨料粉碎，在氮气氛围下，770℃下煅烧2.5个小时，取出粉碎，过50目筛，得到颗粒；
(3)取35重量份的乙醇，加入正硅酸乙酯，搅拌至溶解，加入碳酸锶、金刚石微粉、竹炭微粉，搅拌得到混合物料，将碳化硅边翻腾搅拌边喷入混合物料，加热至75℃，持续翻腾搅拌至乙醇完全蒸发，粉碎，过50目筛，得到颗粒；
(4)将第(2)步和第(3)步得到的颗粒与其他剩余成分混合，按料：球：水＝1:1.4:0.7，球磨27个小时，造型，在750℃下预烧1.8个小时，再在1400℃下煅烧4.5个小时，即得。
实验数据：
该实施例陶瓷的维氏硬度为97GPa，抗弯强度为1180MPa，断裂韧性为15MPa·m1/2。
Claims (2)
1.一种含金刚石微粉的喷嘴用陶瓷，其特征在于由下列重量份的原料制成：碳酸锶2-3、硼酸1-2、氮化铝13-17、P2O51-2、Al2O332-40、K2O1-2、金刚石微粉3-4、碳化硅60-68、竹炭微粉1-2、去离子水适量、正硅酸乙酯3-4、乙醇适量、助剂4-6；
所述助剂由下列重量份的原料制成：高岭土0.7-0.9、锆英石3-4、氧化镧0.2-0.3、金刚石粉0.2-0.3、Y2O30.2-0.4、La2O30.2-0.4、氧化铍0.3-0.4、硅烷偶联剂kh-5500.6-0.8、聚乙二醇0.3-0.4、水7-11；制备方法为：将锆英石粉碎，过100目筛，得到锆英石粉；将聚乙二醇加入水中，搅拌均匀，加入锆英石粉，搅拌20-30分钟，再加入一半重量份的硅烷偶联剂kh-550，搅拌10-15分钟，再加入高岭土，搅拌反应20-30分钟，再加入剩余重量份的硅烷偶联剂kh-550，搅拌10-15分钟，再加入其他剩余成分，搅拌反应20-30分钟，超声分散6-8分钟，过滤，烘干，粉碎，过40目筛，在氮气氛围下，1380-1440℃下煅烧2-3个小时，粉碎，过40目筛，即得。
2.根据权利要求1所述含金刚石微粉的喷嘴用陶瓷的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将氮化铝、P2O5、Al2O3混合，球磨，过200目筛，加入0.6-0.8倍重量份的乙醇，送入球磨机中球磨24-27个小时，加入K2O、硼酸，继续球磨2-3个小时，得到球磨料；
（2）将第（1）步得到的球磨料粉碎，在氮气氛围下，750-800℃下煅烧2-3个小时，取出粉碎，过50目筛，得到颗粒；
（3）取30-40重量份的乙醇，加入正硅酸乙酯，搅拌至溶解，加入碳酸锶、金刚石微粉、竹炭微粉，搅拌得到混合物料，将碳化硅边翻腾搅拌边喷入混合物料，加热至70-80℃，持续翻腾搅拌至乙醇完全蒸发，粉碎，过50目筛，得到颗粒；
（4）将第（2）步和第（3）步得到的颗粒与其他剩余成分混合，按料：球：水=1:1.4:0.7，球磨24-30个小时，造型，在700-800℃下预烧1.5-2个小时，再在1360-1420℃下煅烧4-5个小时，即得。
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