CN104909735A - 一种耐高温耐腐蚀陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种耐高温耐腐蚀陶瓷材料，该材料包含以下重量份配比的组分：尖晶石型氧化物NiFe2O470～100、氧化物NiO0～30、氧化物CuO2～8。上述耐高温耐腐蚀陶瓷材料的制备方法，该方法包括以下步骤：1）合成氧化物NiO和NiFe2O4尖晶石型氧化物混合的陶瓷相；2）混料；3）烘干；4）成型；5）脱脂并烧结制得所述耐高温耐腐蚀陶瓷材料。本发明提供的一种耐高温耐腐蚀陶瓷材料及其制备方法，在高温下具有优良的物理性能和抗腐蚀性能，通过调整成分配方和工艺，优化烧结工艺，使制品烧结得更加致密，阻碍与环境成分的反应，并提高其机械强度及热震稳定性，从而提高材料在高温高腐蚀环境中的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐高温耐腐蚀材料及其制备方法，尤其是一种耐高温耐腐蚀陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
近几十年来，随着工业的不断发展和进步，对材料制造业提出了更高的要求和挑战。传统材料在高温环境中容易出现强度下降、变形、开裂；被腐蚀后材料失去原有功能；经受热冲击后出现裂痕，还未使用就已经被破坏。因此，对于高温高腐蚀性环境中使用的材料，必须具备以下特点：
第一、具有高温性能稳定，在常温和高温都有较高的力学强度；
第二、具有良好的化学稳定性，在高温不能环境中的成分发生反应；
第三、热震稳定性能好；
第四、原材料容易获得，成本尽量低，而且制备工艺要简单。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种耐高温耐腐蚀陶瓷材料及其制备方法，在高温下具有优良的物理性能和抗腐蚀性能，通过调整成分配方和工艺，优化烧结工艺，使制品烧结得更加致密，阻碍与环境成分的反应，并提高其机械强度及热震稳定性，从而提高材料在高温高腐蚀环境中的寿命。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种耐高温耐腐蚀陶瓷材料，该材料包含以下重量份配比的组分：
尖晶石型氧化物NiFe2O4 70～100 氧化物NiO 0～30
氧化物CuO 2～8。
该材料包含各组分的优化重量份为
尖晶石型氧化物NiFe2O4 86 氧化物NiO 10
氧化物CuO 4。
上述耐高温耐腐蚀陶瓷材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
1）合成氧化物NiO和NiFe2O4尖晶石型氧化物混合的陶瓷相NiO-NiFe2O4：将NiO粉末和Fe2O3粉末按质量比（0.47～1.10）：1的比例，再加入分散剂，在球磨机中混匀，混匀时间为4～12h，匀后在80～120℃的烘箱中烘干6～12h，烘干后粉碎，在950～1250℃空气气氛下煅烧得到氧化物NiO和NiFe2O4尖晶石型氧化物混合的陶瓷相NiO-NiFe2O4；
2）混料：将步骤1）制得的陶瓷相NiO-NiFe2O4与CuO粉末混合，陶瓷相NiO-NiFe2O4 的加入重量份为95～99份，CuO粉末的加入重量份为2～8份，加入分散剂，再加入陶瓷相NiO-NiFe2O4、CuO粉末和分散剂总质量0.5～2%的粘结剂，放入球磨机球磨15～8h，制得混合料；
3）烘干：将步骤2）制得的混合料混合均匀后，放入烘箱中烘干6～12h，温度为80～100℃；
4）成型：将烘干后的混合料放入圆柱形钢模具中压制，双面压制，压制强度为100～500MPa，得压制好的生坯；
5）脱脂并烧结：将压制好的生坯在氧气气氛下200～600℃下脱脂2～10h，然后直接升温进行致密化烧结，在空气气氛下，1200～1400℃下保温2～8h，随炉冷却后制得所述耐高温耐腐蚀陶瓷材料。
步骤1）和步骤2所用的分散剂为水或工业酒精。
步骤2）所用的粘结剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟基丙基纤维素、聚乙二醇、糊精、聚丙烯酰胺中的一种或多种。
步骤1）中，在球磨机中的混匀过程中采取双向球磨，30～60min改变一次球磨方向。
步骤5）中，从200～600℃升温至1200～1400℃的升温速率为50～100℃/h。
本发明提供的一种耐高温耐腐蚀陶瓷材料及其制备方法，原料成分简单，生产成本低。烧结过程中，使用了合理的脱脂和烧结工艺，缩短了大量时间，简化了工艺，将能耗降到最低。烧结后的材料致密光滑，使材料的耐高温熔盐腐蚀性能的到提到。同时，在上述合成好的陶瓷相NiO-NiFe2O4中加入一定的氧化物后再成型烧结，该氧化物在烧结过程中能够形成一定的液相，促进烧结反应的进行。气孔收缩，晶粒发育完好，材料整体形成网络状骨架结构，材料的耐腐蚀性能得到提高。制得的材料高温下具有优良的物理性能和抗腐蚀性能，通过调整成分配方和工艺，优化烧结工艺，使制品烧结得更加致密，阻碍与环境成分的反应，并提高其机械强度及热震稳定性，从而提高材料在高温高腐蚀环境中的寿命。
具体实施方式
实施例一
一种耐高温耐腐蚀陶瓷材料，该材料包含以下重量的组分：
尖晶石型氧化物NiFe2O4 100kg 氧化物CuO 2 kg。
上述耐高温耐腐蚀陶瓷材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
1）合成NiFe2O4尖晶石型氧化物陶瓷相：将NiO粉末和Fe2O3粉末按质量比0.47：1的比例，再加入水，在球磨机中混匀，混匀时间为4～12h，匀后在80～120℃的烘箱中烘干6～12h，烘干后粉碎，在950～1250℃空气气氛下煅烧得到氧化物尖晶石型氧化物陶瓷相NiFe2O4；
2）混料：将步骤1）制得的陶瓷相NiFe2O4与CuO粉末混合，陶瓷相NiFe2O4 的加入重量为47.5kg，CuO粉末的加入重量份为1kg，加入工业酒精作为分散剂，再加入陶瓷相NiFe2O4、CuO粉末和分散剂总质量0.5～2%的聚乙烯醇作为粘结剂，放入球磨机球磨15～8h，制得混合料；
3）烘干：将步骤2）制得的混合料混合均匀后，放入烘箱中烘干6～12h，温度为80～100℃；
4）成型：将烘干后的混合料放入圆柱形钢模具中压制，双面压制，压制强度为100～500MPa，得压制好的生坯；
5）脱脂并烧结：将压制好的生坯在氧气气氛下200～600℃下脱脂2～10h，然后直接升温进行致密化烧结，在空气气氛下，1200～1400℃下保温2～8h，随炉冷却后制得所述耐高温耐腐蚀陶瓷材料。
步骤1）中，在球磨机中的混匀过程中采取双向球磨，30～60min改变一次球磨方向。
步骤5）中，从200～600℃升温至1200～1400℃的升温速率为50～100℃/h。
制得的耐高温耐腐蚀陶瓷材料的性能指标如表1所示。热循环温度为800℃，将试样进行急冷急热处理，测试其热循环后的抗折强度。将试样在成分为10wt%NaF+39.04wtKF%+50.96wt%AlF3的熔盐中浸泡24h，经仔细清理后，在30%的AlCl3溶液煮沸3h，测量其体积损失率。
表1 陶瓷材料性能
| 相对密度/% | 常温抗折强度/MPa | 一次热循环后抗折强度/MPa | 三次热循环后抗折强度/MPa | 体积损失率/% |
| 93.8 | 112 | 107 | 96 | 0.09 |
实施例二
一种耐高温耐腐蚀陶瓷材料，该材料包含以下重量的组分：
尖晶石型氧化物NiFe2O4 70kg 氧化物NiO 30kg
氧化物CuO 8kg。
上述耐高温耐腐蚀陶瓷材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
1）合成氧化物NiO和NiFe2O4尖晶石型氧化物混合的陶瓷相NiO-NiFe2O4：将NiO粉末和Fe2O3粉末按质量比1.10：1的比例，再加入水，在球磨机中混匀，混匀时间为4～12h，匀后在80～120℃的烘箱中烘干6～12h，烘干后粉碎，在950～1250℃空气气氛下煅烧得到氧化物NiO和NiFe2O4尖晶石型氧化物混合的陶瓷相NiO-NiFe2O4；
2）混料：将步骤1）制得的陶瓷相NiO-NiFe2O4与CuO粉末混合，陶瓷相NiO-NiFe2O4 的加入重量为49.5kg，CuO粉末的加入重量份为4kg，加入工业酒精作为分散剂，再加入陶瓷相NiO-NiFe2O4、CuO粉末和分散剂总质量0.5～2%的羧甲基纤维素作为粘结剂，放入球磨机球磨15～8h，制得混合料；
3）烘干：将步骤2）制得的混合料混合均匀后，放入烘箱中烘干6～12h，温度为80～100℃；
4）成型：将烘干后的混合料放入圆柱形钢模具中压制，双面压制，压制强度为100～500MPa，得压制好的生坯；
5）脱脂并烧结：将压制好的生坯在氧气气氛下200～600℃下脱脂2～10h，然后直接升温进行致密化烧结，在空气气氛下，1200～1400℃下保温2～8h，随炉冷却后制得所述耐高温耐腐蚀陶瓷材料。
步骤1）中，在球磨机中的混匀过程中采取双向球磨，30～60min改变一次球磨方向。
步骤5）中，从200～600℃升温至1200～1400℃的升温速率为50～100℃/h。
制得的耐高温耐腐蚀陶瓷材料的性能指标如表2所示。热循环温度为800℃，将试样进行急冷急热处理，测试其热循环后的抗折强度。将试样在成分为10wt%NaF+39.04wtKF%+50.96wt%AlF3的熔盐中浸泡24h，经仔细清理后，在30%的AlCl3溶液煮沸3h，测量其体积损失率。
表2 陶瓷材料性能
| 相对密度/% | 常温抗折强度/MPa | 一次热循环后抗折强度/MPa | 三次热循环后抗折强度/MPa | 体积损失率/% |
| 94.2 | 110 | 108 | 95 | 0.11 |
实施例三
一种耐高温耐腐蚀陶瓷材料，该材料包含以下重量的组分：
尖晶石型氧化物NiFe2O4 86kg 氧化物NiO 10kg
氧化物CuO 4kg。
上述耐高温耐腐蚀陶瓷材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
1）合成氧化物NiO和NiFe2O4尖晶石型氧化物混合的陶瓷相NiO-NiFe2O4：将NiO粉末和Fe2O3粉末按质量比0.64：1的比例，再加入水，在球磨机中混匀，混匀时间为4～12h，匀后在80～120℃的烘箱中烘干6～12h，烘干后粉碎，在950～1250℃空气气氛下煅烧得到氧化物NiO和NiFe2O4尖晶石型氧化物混合的陶瓷相NiO-NiFe2O4；
2）混料：将步骤1）制得的陶瓷相NiO-NiFe2O4与CuO粉末混合，陶瓷相NiO-NiFe2O4 的加入重量为46kg，CuO粉末的加入重量份为2kg，加入工业酒精作为分散剂，再加入陶瓷相NiO-NiFe2O4、CuO粉末和分散剂总质量0.5～2%的聚乙二醇和糊精作为粘结剂，放入球磨机球磨15～8h，制得混合料；
3）烘干：将步骤2）制得的混合料混合均匀后，放入烘箱中烘干6～12h，温度为80～100℃；
4）成型：将烘干后的混合料放入圆柱形钢模具中压制，双面压制，压制强度为100～500MPa，得压制好的生坯；
5）脱脂并烧结：将压制好的生坯在氧气气氛下200～600℃下脱脂2～10h，然后直接升温进行致密化烧结，在空气气氛下，1200～1400℃下保温2～8h，随炉冷却后制得所述耐高温耐腐蚀陶瓷材料。
步骤1）中，在球磨机中的混匀过程中采取双向球磨，30～60min改变一次球磨方向。
步骤5）中，从200～600℃升温至1200～1400℃的升温速率为50～100℃/h。
制得的耐高温耐腐蚀陶瓷材料的性能指标如表2所示。热循环温度为800℃，将试样进行急冷急热处理，测试其热循环后的抗折强度。将试样在成分为10wt%NaF+39.04wtKF%+50.96wt%AlF3的熔盐中浸泡24h，经仔细清理后，在30%的AlCl3溶液煮沸3h，测量其体积损失率。
表3 陶瓷材料性能
| 相对密度/% | 常温抗折强度/MPa | 一次热循环后抗折强度/MPa | 三次热循环后抗折强度/MPa | 体积损失率/% |
| 93.6 | 117 | 103 | 99 | 0.12 |
Claims (7)
1.一种耐高温耐腐蚀陶瓷材料，其特征在于该材料包含以下重量份配比的组分：
尖晶石型氧化物NiFe2O4 70～100 氧化物NiO 0～30
氧化物CuO 2～8。
2.一种耐高温耐腐蚀陶瓷材料，其特征在于该材料包含各组分的重量份为：
尖晶石型氧化物NiFe2O4 86 氧化物NiO 10
氧化物CuO 4。
3.一种耐高温耐腐蚀陶瓷材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1）合成氧化物NiO和NiFe2O4尖晶石型氧化物混合的陶瓷相NiO-NiFe2O4：将NiO粉末和Fe2O3粉末按质量比（0.47～1.10）：1的比例，再加入分散剂，在球磨机中混匀，混匀时间为4～12h，匀后在80～120℃的烘箱中烘干6～12h，烘干后粉碎，在950～1250℃空气气氛下煅烧得到氧化物NiO和NiFe2O4尖晶石型氧化物混合的陶瓷相NiO-NiFe2O4；
2）混料：将步骤1）制得的陶瓷相NiO-NiFe2O4与CuO粉末混合，陶瓷相NiO-NiFe2O4 的加入重量份为95～99份，CuO粉末的加入重量份为2～8份，加入分散剂，再加入陶瓷相NiO-NiFe2O4、CuO粉末和分散剂总质量0.5～2%的粘结剂，放入球磨机球磨15～8h，制得混合料；
3）烘干：将步骤2）制得的混合料混合均匀后，放入烘箱中烘干6～12h，温度为80～100℃；
4）成型：将烘干后的混合料放入圆柱形钢模具中压制，双面压制，压制强度为100～500MPa，得压制好的生坯；
5）脱脂并烧结：将压制好的生坯在氧气气氛下200～600℃下脱脂2～10h，然后直接升温进行致密化烧结，在空气气氛下，1200～1400℃下保温2～8h，随炉冷却后制得所述耐高温耐腐蚀陶瓷材料。
4.根据权利要求3所述的一种耐高温耐腐蚀陶瓷材料的制备方法，其特征在于：
步骤1）和步骤2所用的分散剂为水或工业酒精。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温耐腐蚀陶瓷材料的制备方法，其特征在于：
步骤2）所用的粘结剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟基丙基纤维素、聚乙二醇、糊精、聚丙烯酰胺中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温耐腐蚀陶瓷材料的制备方法，其特征在于：
步骤1）中，在球磨机中的混匀过程中采取双向球磨，30～60min改变一次球磨方向。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温耐腐蚀陶瓷材料的制备方法，其特征在于：
步骤5）中，从200～600℃升温至1200～1400℃的升温速率为50～100℃/h。
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|---|---|
| CN (1) | CN104909735A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110062749A (zh) * | 2016-12-08 | 2019-07-26 | 西门子股份公司 | 耐腐蚀的陶瓷材料，粉末，泥浆和构件 |
| CN110854364A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-02-28 | 广州大学 | 一种核壳结构铁镍复合颗粒及其制备方法和应用 |
| CN111548141A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-08-18 | 中国铝业股份有限公司 | 一种强耐蚀材料及其制备方法 |
| CN112827494A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-25 | 华中科技大学 | 一种镍铁复合氧载体及其制备方法和应用 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103030387A (zh) * | 2013-01-08 | 2013-04-10 | 武汉科技大学 | 一种NiFe2O4陶瓷基体及其制备方法 |
| CN103232246A (zh) * | 2013-02-20 | 2013-08-07 | 国网智能电网研究院 | 一种铁氧体耐蚀涂层用热喷涂粉体的制备方法 |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103030387A (zh) * | 2013-01-08 | 2013-04-10 | 武汉科技大学 | 一种NiFe2O4陶瓷基体及其制备方法 |
| CN103232246A (zh) * | 2013-02-20 | 2013-08-07 | 国网智能电网研究院 | 一种铁氧体耐蚀涂层用热喷涂粉体的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 郑达 等: "CuO掺杂对10NiO-NiFe2O4陶瓷致密化烧结及其力学性能的影响", 《武汉科技大学学报》 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110062749A (zh) * | 2016-12-08 | 2019-07-26 | 西门子股份公司 | 耐腐蚀的陶瓷材料，粉末，泥浆和构件 |
| US11834377B2 (en) | 2016-12-08 | 2023-12-05 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Erosion-resistant ceramic material, powder, slip and component |
| CN110854364A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-02-28 | 广州大学 | 一种核壳结构铁镍复合颗粒及其制备方法和应用 |
| CN110854364B (zh) * | 2019-10-28 | 2021-01-05 | 广州大学 | 一种核壳结构铁镍复合颗粒及其制备方法和应用 |
| CN111548141A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-08-18 | 中国铝业股份有限公司 | 一种强耐蚀材料及其制备方法 |
| CN112827494A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-25 | 华中科技大学 | 一种镍铁复合氧载体及其制备方法和应用 |
| WO2022141979A1 (zh) * | 2020-12-31 | 2022-07-07 | 华中科技大学 | 一种镍铁复合氧载体及其制备方法和应用 |
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