CN104876582A - 一种研磨介质用碳化硅陶瓷及其制备方法 - Google Patents

一种研磨介质用碳化硅陶瓷及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104876582A
CN104876582A CN201510184688.8A CN201510184688A CN104876582A CN 104876582 A CN104876582 A CN 104876582A CN 201510184688 A CN201510184688 A CN 201510184688A CN 104876582 A CN104876582 A CN 104876582A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon carbide
parts
carbon fiber
weight part
powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510184688.8A
Other languages
English (en)
Inventor
张波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FENGYANG HUIHENG TRADE Co Ltd
Original Assignee
FENGYANG HUIHENG TRADE Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FENGYANG HUIHENG TRADE Co Ltd filed Critical FENGYANG HUIHENG TRADE Co Ltd
Priority to CN201510184688.8A priority Critical patent/CN104876582A/zh
Publication of CN104876582A publication Critical patent/CN104876582A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

本发明公开了一种研磨介质用碳化硅陶瓷及其制备方法，其特征在于，由下列重量份的原料制成：碳化硅68-78、碳化钨3-5、短切碳纤维预分散体12-14、烧结助剂3-4、镁橄榄石粉5-7、铝粉3-4、聚乙烯醇2-3、硬脂酸镁2-3、硅酸钙1-2、硼酸锌3-4、去离子水70-80；本发明添加的短切碳纤维提高碳化硅的力学性能，提高陶瓷的断裂韧性，提高素坯的强度和致密度，满足机械加工要求，本发明通过多组配方体系实验找到精确的原料配比，在烧结助剂的作用下制备出较高的强度、硬度、耐酸碱腐蚀和良好的力学性能的陶瓷，作为研磨介质材料具有良好的应用前景。

Description

一种研磨介质用碳化硅陶瓷及其制备方法
技术领域
    本发明涉及一种研磨介质用碳化硅陶瓷及其制备方法，属于陶瓷生产技术领域。
背景技术
碳化硅陶瓷由于其硬度高的特点而被广泛用于耐磨机械零件中，特别是球磨机中的研磨介质。球磨机中所用的磨介对研磨效率有着重要的影响，磨介的硬度高、韧性好能够保证研磨效率高、掺杂少的要求，并且碳化硅陶瓷还具有优良的耐酸碱腐蚀、磨损率小、使用寿命长和良好的力学性能，但是由于其设备和技术工艺的不成熟大大限制了其应用性，本发明通过复合化改善陶瓷的加工性能，并且引进短切碳纤维提高碳化硅的力学性能，提高材料的断裂韧性，提高素坯的强度和致密度，抑制素坯制备中各种缺陷的产生，满足机械加工要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种研磨介质用碳化硅陶瓷及其制备方法。
为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：
一种研磨介质用碳化硅陶瓷及其制备方法，由下列重量份的原料制成：碳化硅68-78、碳化钨3-5、短切碳纤维预分散体12-14、烧结助剂3-4、镁橄榄石粉5-7、铝粉3-4、聚乙烯醇2-3、硬脂酸镁2-3、硅酸钙1-2、硼酸锌3-4、去离子水70-80；
所述烧结助剂是由10-15重量份的氧化铝、8-12重量份的硼化锆、15-20重量份的碳粉混合研磨成200-300目粉末，加入0.4-0.8重量份的亚甲基双丙烯酰胺和10-15重量份的乙醇溶液混合搅拌均匀，加热蒸去溶剂在10-15MPa下压制成胚料，然后于600-800°C下干燥粉碎成150-200目粉末即可。
本发明所述短切碳纤维预分散体的制备方法为：将碳纤维短切为长度在1-3mm，在500-600°C下低温氧化1-2小时，再将其浸入体积比为3：7的稀硝酸和丙酮的混合溶液中，浸泡1-2天后用去离子水反复冲洗表面直至溶液呈中性，烘干后采用溶胶-凝胶法在碳纤维表面形成氧化锆涂层，再将该碳纤维完全浸入水中，超声波分散10-20分钟，再加入碳纤维0.3-0.5倍重量份的OP-10乳化剂，继续超声分散1-2小时即可。
本发明所述一种研磨介质用碳化硅陶瓷及其制备方法，由以下具体步骤制成：
（1）将碳化硅、碳化钨、镁橄榄石粉、铝粉和去离子水混合加到球磨罐中，以高纯度氧化铝磨球球磨2-3小时，再加入除短切碳纤维预分散体之外其余剩余的成分以300-400转/分的转速进行湿法混合，混合1-2小时；
（2）将短切碳纤维预分散体加到步骤（1）中，转速降低至100-200转/分，继续球磨1-2小时，将混合均匀的浆料在室温下抽气缓慢加到金属模具中，然后置于保温箱中于80°C下保温30-50分钟后脱模，在室温下自然干燥至重量不再减少；
（3）将步骤（2）得到的碳化硅陶瓷素坯置入反应烧结炉中，将烧结炉抽真空，以20-25°C/min升温至1600-1700°C，恒温保持3-5小时，试样随炉冷却即可得到。
本发明的优点是：本发明添加的短切碳纤维提高碳化硅的力学性能，提高陶瓷的断裂韧性，提高素坯的强度和致密度，满足机械加工要求，本发明通过多组配方体系实验找到精确的原料配比，在烧结助剂的作用下制备出较高的强度、硬度、耐酸碱腐蚀和良好的力学性能的陶瓷，作为研磨介质材料具有良好的应用前景。
具体实施方案
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
     一种研磨介质用碳化硅陶瓷及其制备方法，由下列重量份（公斤）的原料制成：碳化硅75、碳化钨5、短切碳纤维预分散体14、烧结助剂4、镁橄榄石粉7、铝粉4、聚乙烯醇3、硬脂酸镁2、硅酸钙1、硼酸锌4、去离子水80；
所述烧结助剂是由15重量份的氧化铝、8重量份的硼化锆、18重量份的碳粉混合研磨成300目粉末，加入0.6重量份的亚甲基双丙烯酰胺和15重量份的乙醇溶液混合搅拌均匀，加热蒸去溶剂在12MPa下压制成胚料，然后于700°C下干燥粉碎成200目粉末即可。
本发明所述短切碳纤维预分散体的制备方法为：将碳纤维短切为长度在3mm，在600°C下低温氧化2小时，再将其浸入体积比为3：7的稀硝酸和丙酮的混合溶液中，浸泡1天后用去离子水反复冲洗表面直至溶液呈中性，烘干后采用溶胶-凝胶法在碳纤维表面形成氧化锆涂层，再将该碳纤维完全浸入水中，超声波分散20分钟，再加入碳纤维0.5倍重量份的OP-10乳化剂，继续超声分散2小时即可。
本发明所述一种研磨介质用碳化硅陶瓷及其制备方法，由以下具体步骤制成：
（1）将碳化硅、碳化钨、镁橄榄石粉、铝粉和去离子水混合加到球磨罐中，以高纯度氧化铝磨球球磨3小时，再加入除短切碳纤维预分散体之外其余剩余的成分以400转/分的转速进行湿法混合，混合2小时；
（2）将短切碳纤维预分散体加到步骤（1）中，转速降低至100转/分，继续球磨1小时，将混合均匀的浆料在室温下抽气缓慢加到金属模具中，然后置于保温箱中于80°C下保温50分钟后脱模，在室温下自然干燥至重量不再减少；
（3）将步骤（2）得到的碳化硅陶瓷素坯置入反应烧结炉中，将烧结炉抽真空，以20°C/min升温至1600°C，恒温保持4小时，试样随炉冷却即可得到。
本实施例中陶瓷的性能指标结果如下：
硬度（GPa）：40.5；
弹性模量（GPa）：390；
抗折强度（MPa）：240；
断裂韧性（Mpa/m1/2）：4.55；
热膨胀系数（10-5/K）：2.4；
热传导率（W/mK）：90。

Claims (3)

1.一种研磨介质用碳化硅陶瓷及其制备方法，其特征在于，由下列重量份的原料制成：碳化硅68-78、碳化钨3-5、短切碳纤维预分散体12-14、烧结助剂3-4、镁橄榄石粉5-7、铝粉3-4、聚乙烯醇2-3、硬脂酸镁2-3、硅酸钙1-2、硼酸锌3-4、去离子水70-80；
所述的烧结助剂是由10-15重量份的氧化铝、8-12重量份的硼化锆、15-20重量份的碳粉混合研磨成200-300目粉末，加入0.4-0.8重量份的亚甲基双丙烯酰胺和10-15重量份的乙醇溶液混合搅拌均匀，加热蒸去溶剂在10-15MPa下压制成胚料，然后于600-800°C下干燥粉碎成150-200目粉末即可。
2.根据权利要求1所述一种研磨介质用碳化硅陶瓷及其制备方法，其特征在于，所述短切碳纤维预分散体的制备方法为：将碳纤维短切为长度在1-3mm，在500-600°C下低温氧化1-2小时，再将其浸入体积比为3：7的稀硝酸和丙酮的混合溶液中，浸泡1-2天后用去离子水反复冲洗表面直至溶液呈中性，烘干后采用溶胶-凝胶法在碳纤维表面形成氧化锆涂层，再将该碳纤维完全浸入水中，超声波分散10-20分钟，再加入碳纤维0.3-0.5倍重量份的OP-10乳化剂，继续超声分散1-2小时即可。
3.根据权利要求1所述一种研磨介质用碳化硅陶瓷及其制备方法，其特征在于，由以下具体步骤制成：
（1）将碳化硅、碳化钨、镁橄榄石粉、铝粉和去离子水混合加到球磨罐中，以高纯度氧化铝磨球球磨2-3小时，再加入除短切碳纤维预分散体之外其余剩余的成分以300-400转/分的转速进行湿法混合，混合1-2小时；
（2）将短切碳纤维预分散体加到步骤（1）中，转速降低至100-200转/分，继续球磨1-2小时，将混合均匀的浆料在室温下抽气缓慢加到金属模具中，然后置于保温箱中于80°C下保温30-50分钟后脱模，在室温下自然干燥至重量不再减少；
（3）将步骤（2）得到的碳化硅陶瓷素坯置入反应烧结炉中，将烧结炉抽真空，以20-25°C/min升温至1600-1700°C，恒温保持3-5小时，试样随炉冷却即可得到。
CN201510184688.8A 2015-04-20 2015-04-20 一种研磨介质用碳化硅陶瓷及其制备方法 Pending CN104876582A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510184688.8A CN104876582A (zh) 2015-04-20 2015-04-20 一种研磨介质用碳化硅陶瓷及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510184688.8A CN104876582A (zh) 2015-04-20 2015-04-20 一种研磨介质用碳化硅陶瓷及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104876582A true CN104876582A (zh) 2015-09-02

Family

ID=53944305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510184688.8A Pending CN104876582A (zh) 2015-04-20 2015-04-20 一种研磨介质用碳化硅陶瓷及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104876582A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107324811A (zh) * 2017-07-15 2017-11-07 安徽东迅密封科技有限公司 高韧性碳化硅复合材料及其加工方法
CN108558406A (zh) * 2018-05-03 2018-09-21 苏州卫优知识产权运营有限公司 一种碳化硅陶瓷研磨珠的制备工艺
CN110564302A (zh) * 2019-09-12 2019-12-13 江苏吉星新材料有限公司 一种基于碳化硅磨料的蓝宝石抛光液

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101560104A (zh) * 2009-05-12 2009-10-21 宁波欧翔精细陶瓷技术有限公司 碳化硅陶瓷管或棒的制备方法
CN103204693A (zh) * 2013-03-12 2013-07-17 北京理工大学 一种短切碳纤维/碳化硅复合材料的制备方法
CN104211422A (zh) * 2014-09-09 2014-12-17 南京工业大学 一种晶须增强SiC多孔陶瓷材料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101560104A (zh) * 2009-05-12 2009-10-21 宁波欧翔精细陶瓷技术有限公司 碳化硅陶瓷管或棒的制备方法
CN103204693A (zh) * 2013-03-12 2013-07-17 北京理工大学 一种短切碳纤维/碳化硅复合材料的制备方法
CN104211422A (zh) * 2014-09-09 2014-12-17 南京工业大学 一种晶须增强SiC多孔陶瓷材料及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张克立等: "《无机合成化学》", 31 January 2012, 武汉大学出版社 *
李昭应等: "《金工实训》", 28 February 2013, 国防工业出版社 *
金属-陶瓷管译丛编辑组: "《金属-陶瓷管译文集》", 30 November 1965, 国防工业出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107324811A (zh) * 2017-07-15 2017-11-07 安徽东迅密封科技有限公司 高韧性碳化硅复合材料及其加工方法
CN108558406A (zh) * 2018-05-03 2018-09-21 苏州卫优知识产权运营有限公司 一种碳化硅陶瓷研磨珠的制备工艺
CN110564302A (zh) * 2019-09-12 2019-12-13 江苏吉星新材料有限公司 一种基于碳化硅磨料的蓝宝石抛光液

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104671790A (zh) 一种防弹板用碳化硅陶瓷及其制备方法
CN110818428B (zh) 一种共晶增强增韧氮化硅陶瓷的制备方法
CN104876583A (zh) 一种耐化学腐蚀性好的碳化硅陶瓷
CN104628388A (zh) 一种高导热碳化硅陶瓷材料及其制备方法
CN105016738A (zh) 氮化硅陶瓷及其制备方法
CN104829255A (zh) 一种含有碳增强纤维的陶瓷碳化硅砂轮
CN104370550A (zh) 一种高韧性陶瓷刀材料及其制备方法
CN102086125A (zh) 一种原位合成莫来石晶须增韧刚玉-莫来石的方法
CN104387072A (zh) 一种高性能碳化硼陶瓷喷嘴及其制作方法
CN102976760A (zh) 添加稀土氧化物的硼化锆-碳化硅复相陶瓷材料及其制备方法
CN104876582A (zh) 一种研磨介质用碳化硅陶瓷及其制备方法
WO2014096846A1 (en) Sialon bonded silicon carbide material
CN104829233A (zh) 一种用于散热器的碳化硅陶瓷及其制备方法
CN101723692B (zh) 一种高强度纳米陶瓷复合绝热材料及其制备方法
CN106336227B (zh) 一种矿产废弃物耐火材料及其制备工艺
CN104671792A (zh) 一种高韧性碳化硅陶瓷及其制备方法
CN104671791A (zh) 一种自润滑碳化硅复合陶瓷基密封材料的制备方法
CN105174987B (zh) 一种陶瓷胎体
CN104829254A (zh) 一种喷嘴用碳化硅陶瓷及其制备方法
CN104402454A (zh) 一种切削刀具用耐热陶瓷及其制备方法
CN104876615A (zh) 一种短纤维增强碳化硅密封环陶瓷件及其制备方法
CN104261840B (zh) 一种磷酸盐结合低铝硅莫砖及其制备方法
CN104671789A (zh) 一种防护构件用碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法
CN105565784A (zh) 陶瓷研磨体及其制备方法
CN104829234A (zh) 一种碳化硅陶瓷复合材料内衬部件及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150902