CN104876552A - 一种热喷涂用耐冲击陶瓷及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种热喷涂用耐高温陶瓷，其原料组成按重量份包括：三氧化二铝16-20、碳化钛20-24、紫砂泥10-16、氧化锆26-30、磷酸锆3-5、氮化硼2.5-4.5、二氧化锰1-3、碳纤维2-4、三乙醇胺4-6、元明粉2-4、硅溶胶3-5、甲酸钙1.5-2.5、羟甲基纤维素1-2、木质素磺酸钠1-2、石蜡3-5、稀土复合粉体1-3份以及去离子水适量；所述稀土复合粉体按重量百分比包含以下成分：La：31-33%，Eu：24-39%，Sc：20-26%，Gd：9-11%，Sm：9-12%，以上各组分之和为100%。本发明的陶瓷质地细腻、坚硬，具有极高的硬度和耐磨性，通过添加碳纤维，增加了陶瓷的韧性和耐磨性，通过添加氧化锆，能够增加陶瓷的耐热性和耐磨性；用该陶瓷制作的涂层抗裂性好，寿命长。

Description

一种热喷涂用耐冲击陶瓷及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐高温陶瓷，具体的说是一种热喷涂用耐冲击陶瓷及其制备方法，属于热喷涂技术领域。

背景技术

航天航空，核工业，新能源，国防军工等领域急需大量的新材料，特种陶瓷由于具有优良的耐热性能，介电性能，耐磨性能，隔热性能，压电性能，透光性能受到各国的广泛重视。耐热陶瓷就是其中的一个重要分支。传统的耐热陶瓷一般耐热温度低，且烧结工艺复杂，成本高。因此迫切需要对其进行改进，降低成本，让其使用范围更广，实用性变强。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提出一种热喷涂用耐冲击陶瓷及其制备方法，以改善传统热喷涂耐热陶瓷的性能，提高其耐热温度，降低制作成本。

本发明解决以上技术问题的技术方案：提供一种热喷涂用耐冲击陶瓷，其原料组成按重量份包括：三氧化二铝28-32份、碳化钛15-20份、二氧化硅10-16份、四盐基铬酸锌26-30份、磷酸锆3-5份、氮化硼6-8份、二氧化锰4-6份、碳纤维2-4份、三乙醇胺4-6份、高岭土2-4份、硅溶胶1-5份、甲酸钙7-9份、正硅酸乙酯1-2份、木质素磺酸钠1-2份、石蜡3-5份、稀土复合粉体1-3份以及去离子水适量；

所述稀土复合粉体按重量百分比包含以下成分：Pr：11-13%，Sc：13-18%，Gd：5-9%，Sm：9-12%，Eu：8-14%，余量为La，以上各组分之和为100%。

本发明的进一步限定技术方案，前述的热喷涂用耐冲击陶瓷，其原料组成按重量份包括：三氧化二铝28份、碳化钛15份、二氧化硅10份、四盐基铬酸锌26份、磷酸锆3份、氮化硼6份、二氧化锰4份、碳纤维2份、三乙醇胺4份、高岭土2份、硅溶胶1份、甲酸钙7份、正硅酸乙酯1份、木质素磺酸钠1份、石蜡3份、稀土复合粉体1份以及去离子水适量；

所述稀土复合粉体按重量百分比包含以下成分：Pr：11%，Sc：13%，Gd：5%，Sm：9%，Eu：8%，余量为La，以上各组分之和为100%。

前述的热喷涂用耐冲击陶瓷，其原料组成按重量份包括：三氧化二铝30份、碳化钛17份、二氧化硅14份、四盐基铬酸锌27份、磷酸锆4份、氮化硼7份、二氧化锰5份、碳纤维3份、三乙醇胺5份、高岭土3份、硅溶胶3份、甲酸钙8份、正硅酸乙酯2份、木质素磺酸钠1份、石蜡4份、稀土复合粉体2份以及去离子水适量；

所述稀土复合粉体按重量百分比包含以下成分：Pr：12%，Sc：16%，Gd：7%，Sm：10%，Eu：11%，余量为La，以上各组分之和为100%。

前述的热喷涂用耐冲击陶瓷，其原料组成按重量份包括：三氧化二铝32份、碳化钛20份、二氧化硅16份、四盐基铬酸锌30份、磷酸锆5份、氮化硼8份、二氧化锰6份、碳纤维4份、三乙醇胺6份、高岭土4份、硅溶胶5份、甲酸钙9份、正硅酸乙酯2份、木质素磺酸钠2份、石蜡5份、稀土复合粉体3份以及去离子水适量；

所述稀土复合粉体按重量百分比包含以下成分：Pr：13%，Sc：18%，Gd：9%，Sm：12%，Eu：14%，余量为La，以上各组分之和为100%。

一种热喷涂用耐冲击陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（1）将三氧化二铝、碳化钛、二氧化硅、碳纤维、四盐基铬酸锌、二氧化锰、磷酸锆以及氮化硼混合，球磨，过180目筛，加入0.5-0.7倍重量份的三乙醇胺，送入球磨机中球磨15-25小时，加入正硅酸乙酯、木质素磺酸钠、高岭土，继续球磨2-3小时，最后加入过200目筛的稀土复合粉搅拌35-50分钟，得到球磨料；

（2）将第（1）步得到的球磨料粉碎，在氮气保护下，820-850℃下煅烧3-4小时，取出粉碎，过300目筛，得到颗粒；

（3）取30-40重量份的乙醇，加入甲酸钙、硅溶胶以及石蜡，搅拌得到混合物料，将瓷土边翻腾搅拌边喷入混合物料，加热至80-90℃，持续翻腾搅拌至乙醇完全蒸发，粉碎，过200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=1:3:1，球磨15-25小时，分离出物料，在700-800℃下预烧1.5-2 个小时，再在1380-1450℃下煅烧4-5个小时，即得。

本发明的有益效果：本发明的陶瓷质地细腻、坚硬，具有极高的硬度和耐磨性，通过添加碳纤维，增加了陶瓷的韧性和耐磨性，通过添加磷酸锆，能够增加陶瓷的耐热性和耐磨性；用该陶瓷制作的涂层抗裂性好，寿命长；通过在本发明的组分中增加稀土复合粉，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

    实施例1

本实施例为一种热喷涂用耐冲击陶瓷，其原料组成按重量份包括：三氧化二铝28份、碳化钛15份、二氧化硅10份、四盐基铬酸锌26份、磷酸锆3份、氮化硼6份、二氧化锰4份、碳纤维2份、三乙醇胺4份、高岭土2份、硅溶胶1份、甲酸钙7份、正硅酸乙酯1份、木质素磺酸钠1份、石蜡3份、稀土复合粉体1份以及去离子水适量；

所述稀土复合粉体按重量百分比包含以下成分：Pr：11%，Sc：13%，Gd：5%，Sm：9%，Eu：8%，余量为La，以上各组分之和为100%。

本实施例提供一种热喷涂用耐冲击陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（1）将三氧化二铝、碳化钛、二氧化硅、碳纤维、四盐基铬酸锌、二氧化锰、磷酸锆以及氮化硼混合，球磨，过180目筛，加入0.7倍重量份的三乙醇胺，送入球磨机中球磨25小时，加入正硅酸乙酯、木质素磺酸钠、高岭土，继续球磨3小时，最后加入过200目筛的稀土复合粉搅拌50分钟，得到球磨料；

（2）将第（1）步得到的球磨料粉碎，在氮气保护下， 850℃下煅烧3小时，取出粉碎，过300目筛，得到颗粒；

（3）取40重量份的乙醇，加入甲酸钙、硅溶胶以及石蜡，搅拌得到混合物料，将瓷土边翻腾搅拌边喷入混合物料，加热至90℃，持续翻腾搅拌至乙醇完全蒸发，粉碎，过200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=1:3:1，球磨25小时，分离出物料，在800℃下预烧1.5个小时，再在13800℃下煅烧5个小时，即得。

实施例2

本实施例提供一种热喷涂用耐冲击陶瓷，其原料组成按重量份包括：三氧化二铝30份、碳化钛17份、二氧化硅14份、四盐基铬酸锌27份、磷酸锆4份、氮化硼7份、二氧化锰5份、碳纤维3份、三乙醇胺5份、高岭土3份、硅溶胶3份、甲酸钙8份、正硅酸乙酯2份、木质素磺酸钠1份、石蜡4份、稀土复合粉体2份以及去离子水适量；

所述稀土复合粉体按重量百分比包含以下成分：Pr：12%，Sc：16%，Gd：7%，Sm：10%，Eu：11%，余量为La，以上各组分之和为100%。

本实施例提供一种热喷涂用耐冲击陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（1）将三氧化二铝、碳化钛、二氧化硅、碳纤维、四盐基铬酸锌、二氧化锰、磷酸锆以及氮化硼混合，球磨，过180目筛，加入0.5倍重量份的三乙醇胺，送入球磨机中球磨15-25小时，加入正硅酸乙酯、木质素磺酸钠、高岭土，继续球磨2小时，最后加入过200目筛的稀土复合粉搅拌50分钟，得到球磨料；

（2）将第（1）步得到的球磨料粉碎，在氮气保护下，820℃下煅烧3小时，取出粉碎，过300目筛，得到颗粒；

（3）取30重量份的乙醇，加入甲酸钙、硅溶胶以及石蜡，搅拌得到混合物料，将瓷土边翻腾搅拌边喷入混合物料，加热至90℃，持续翻腾搅拌至乙醇完全蒸发，粉碎，过200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=1:3:1，球磨15小时，分离出物料，在700℃下预烧2 个小时，再在1380℃下煅烧5个小时，即得。

实施例3

本实施例提供一种热喷涂用耐冲击陶瓷，其原料组成按重量份包括：三氧化二铝32份、碳化钛20份、二氧化硅16份、四盐基铬酸锌30份、磷酸锆5份、氮化硼8份、二氧化锰6份、碳纤维4份、三乙醇胺6份、高岭土4份、硅溶胶5份、甲酸钙9份、正硅酸乙酯2份、木质素磺酸钠2份、石蜡5份、稀土复合粉体3份以及去离子水适量；

所述稀土复合粉体按重量百分比包含以下成分：Pr：13%，Sc：18%，Gd：9%，Sm：12%，Eu：14%，余量为La，以上各组分之和为100%。

本实施例提供一种热喷涂用耐冲击陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（1）将三氧化二铝、碳化钛、二氧化硅、碳纤维、四盐基铬酸锌、二氧化锰、磷酸锆以及氮化硼混合，球磨，过180目筛，加入0.6倍重量份的三乙醇胺，送入球磨机中球磨20小时，加入正硅酸乙酯、木质素磺酸钠、高岭土，继续球磨2.5小时，最后加入过200目筛的稀土复合粉搅拌40分钟，得到球磨料；

（2）将第（1）步得到的球磨料粉碎，在氮气保护下，830℃下煅烧4小时，取出粉碎，过300目筛，得到颗粒；

（3）取35份重量份的乙醇，加入甲酸钙、硅溶胶以及石蜡，搅拌得到混合物料，将瓷土边翻腾搅拌边喷入混合物料，加热至85℃，持续翻腾搅拌至乙醇完全蒸发，粉碎，过200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=1:3:1，球磨20小时，分离出物料，在750℃下预烧2 个小时，再在1400℃下煅烧4.5个小时，即得。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1. 一种热喷涂用耐冲击陶瓷，其特征在于：其原料组成按重量份包括：三氧化二铝28-32份、碳化钛15-20份、二氧化硅10-16份、四盐基铬酸锌26-30份、磷酸锆3-5份、氮化硼6-8份、二氧化锰4-6份、碳纤维2-4份、三乙醇胺4-6份、高岭土2-4份、硅溶胶1-5份、甲酸钙7-9份、正硅酸乙酯1-2份、木质素磺酸钠1-2份、石蜡3-5份、稀土复合粉体1-3份以及去离子水适量；

所述稀土复合粉体按重量百分比包含以下成分：Pr：11-13%，Sc：13-18%，Gd：5-9%，Sm：9-12%，Eu：8-14%，余量为La，以上各组分之和为100%。

2.如权利要求1所述的热喷涂用耐冲击陶瓷，其特征在于：其原料组成按重量份包括：三氧化二铝28份、碳化钛15份、二氧化硅10份、四盐基铬酸锌26份、磷酸锆3份、氮化硼6份、二氧化锰4份、碳纤维2份、三乙醇胺4份、高岭土2份、硅溶胶1份、甲酸钙7份、正硅酸乙酯1份、木质素磺酸钠1份、石蜡3份、稀土复合粉体1份以及去离子水适量；

所述稀土复合粉体按重量百分比包含以下成分：Pr：11%，Sc：13%，Gd：5%，Sm：9%，Eu：8%，余量为La，以上各组分之和为100%。

3.如权利要求1所述的热喷涂用耐冲击陶瓷，其特征在于：其原料组成按重量份包括：三氧化二铝30份、碳化钛17份、二氧化硅14份、四盐基铬酸锌27份、磷酸锆4份、氮化硼7份、二氧化锰5份、碳纤维3份、三乙醇胺5份、高岭土3份、硅溶胶3份、甲酸钙8份、正硅酸乙酯2份、木质素磺酸钠1份、石蜡4份、稀土复合粉体2份以及去离子水适量；

所述稀土复合粉体按重量百分比包含以下成分：Pr：12%，Sc：16%，Gd：7%，Sm：10%，Eu：11%，余量为La，以上各组分之和为100%。

4.如权利要求1所述的热喷涂用耐冲击陶瓷，其特征在于：其原料组成按重量份包括：三氧化二铝32份、碳化钛20份、二氧化硅16份、四盐基铬酸锌30份、磷酸锆5份、氮化硼8份、二氧化锰6份、碳纤维4份、三乙醇胺6份、高岭土4份、硅溶胶5份、甲酸钙9份、正硅酸乙酯2份、木质素磺酸钠2份、石蜡5份、稀土复合粉体3份以及去离子水适量；

所述稀土复合粉体按重量百分比包含以下成分：Pr：13%，Sc：18%，Gd：9%，Sm：12%，Eu：14%，余量为La，以上各组分之和为100%。

5.如权利要求1述的热喷涂用耐冲击陶瓷的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将三氧化二铝、碳化钛、二氧化硅、碳纤维、四盐基铬酸锌、二氧化锰、磷酸锆以及氮化硼混合，球磨，过180目筛，加入0.5-0.7倍重量份的三乙醇胺，送入球磨机中球磨15-25小时，加入正硅酸乙酯、木质素磺酸钠、高岭土，继续球磨2-3小时，最后加入过200目筛的稀土复合粉搅拌35-50分钟，得到球磨料；

（2）将第（1）步得到的球磨料粉碎，在氮气保护下，820-850℃下煅烧3-4小时，取出粉碎，过300目筛，得到颗粒；

（3）取30-40重量份的乙醇，加入甲酸钙、硅溶胶以及石蜡，搅拌得到混合物料，将瓷土边翻腾搅拌边喷入混合物料，加热至80-90℃，持续翻腾搅拌至乙醇完全蒸发，粉碎，过200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=1:3:1，球磨15-25小时，分离出物料，在700-800℃下预烧1.5-2 个小时，再在1380-1450℃下煅烧4-5个小时，即得。