CN104926292A - 一种新型陶瓷纤维的制备方法和使用方法 - Google Patents

一种新型陶瓷纤维的制备方法和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型陶瓷纤维的制备方法和使用方法，把可溶性铝溶液、二氧化硅胶体、硅酸锌硼玻璃和滑石制成具有一定粘度的胶体溶液，通过喷丝头挤压，用转鼓拉丝并收集，在均匀涂上一层金属钽和碳粉混合物层，放入匣钵通氮气进行烧制，即得到这种新型陶瓷纤维，使用方法为：将这种新型陶瓷纤维打碎，长度为2-3mm，与水泥、水玻璃、针状焦油中的一种或几种的结合，组成耐腐蚀、耐磨、耐高温和高强度的复合料喷涂在合金金属材料上。这种新型陶瓷纤维可以与合金金属材料可以完美结合，具有耐腐蚀、耐磨、耐高温、抗冲击性好等优点。

Description

一种新型陶瓷纤维的制备方法和使用方法
技术领域
本发明涉及一种陶瓷纤维，尤其涉及一种新型陶瓷纤维的制备方法和使用方法。
背景技术
目前，航空航天、军舰船体和航母飞行甲板等领域使用是合金金属材料，然而，海洋环境的军舰在海水(盐碱)环境中，船体的金属材料及易被海水腐蚀，被海浪冲击，寿命一般在一年左右，就需要进行检修和更换；在一些军工领域，炮弹或导弹会在击穿钢板时、是产生强大的冲击能量、冲击能量瞬间产生高温将钢板融化或使钢板变软；在航母在夏季或在赤道区甲板温度高达75℃以上，温度传到船舱到50℃以上，人员无法生存；因此，当前急需研制一种能在海洋恶劣环境中可长时间不会被腐蚀、并能阻断高温，消除了冲击能量，抵挡了击穿能量，完好的保护钢板，并与合金金属材料结合的耐腐蚀、耐磨、耐高温、抗冲击性好的新材料。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题存在的不足，提供一种与合金金属材料可以完美结合的耐腐蚀、耐磨、耐高温、抗冲击性好的新型陶瓷纤维的制备方法和使用方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是，把可溶性铝溶液、二氧化硅胶体、硅酸锌硼玻璃和滑石制成具有一定粘度的胶体溶液，通过喷丝头挤压，用转鼓拉丝并收集，在均匀涂上一层金属钽和碳粉混合物层，放入匣钵通氮气进行烧制，即得到这种新型陶瓷纤维。
本发明的制备方法为：步骤一、可溶性铝溶液、二氧化硅胶体、硅酸锌硼玻璃和滑石制成粘度为100000厘泊的胶体溶液，其中可溶性铝溶液60-80份，二氧化硅胶体5-30份，硅酸锌硼玻璃1-10份，滑石1-5份；
步骤二、通过具有6个0.075mm孔的喷丝头挤压，转鼓拉丝并收集得到丝状纤维，在室温下干燥24-36小时；
步骤三、把步骤二得到的丝状纤维均匀涂上一层金属钽和碳粉混合物层；
步骤四、放入匣钵，在流动氮气气氛下1300-1600℃烧制8-10小时，即得到这种新型陶瓷纤维。
本发明的使用方法为：将这种新型陶瓷纤维打碎，长度为2-3mm，与水泥、水玻璃、针状焦油中的一种或几种的结合，组成复合料喷涂在合金金属材料上。
其中步骤一中加入的硅酸锌硼玻璃中含有氧化锌50-60％，氧化硼30-38％，氧化硅8-12％；经过大量实验得到加入1-10份硅酸锌硼玻璃，可以大幅提高最终制品的耐腐蚀性。
其中步骤一中的加入滑石可以在拉丝时提高纤维的抗拉强度。
其中通过步骤四的烧制，由步骤二得到的丝状纤维在烧制的过程中，形成了莫来石(3Al2O3·2SiO2)相，从而提高了最终制品的各种性能：高熔点、抗蠕变性、低膨胀系数、抗热震性及抗腐蚀性优良等。
其中通过步骤三和四，由于涂上一层金属钽和碳粉混合物层，并在流动氮气气氛下1100-1480℃烧制8-10小时，金属钽和碳粉会反应形成碳化钽，金属钽和氮气会反应形成氮化钽，从实验样品的显微结构分析显示，网络交叉的碳化钽和氮化钽晶须在丝状纤维上弥散分布，因此在丝状纤维上会形成一层致密的碳化钽和氮化钽混合层；众所周知，碳化钽和氮化钽硬度可与久负盛名的金刚石相媲美，莫氏硬度可达到9～10，微维氏硬度(负荷50g)1787kg/mm2，并可明显最终制品的各种性能，如抗氧化性能、抗腐蚀性能、提高韧性等，本发明创新地在丝状纤维上原位形成碳化钽和氮化钽，不仅工艺简单、成本低廉，更是提高最终制品的各种性能。
其中步骤二转鼓直径为15cm。
其中步骤三金属钽和碳粉混合物中金属钽和碳粉的比例为：8∶2，或7∶3或6∶4，是为了在步骤四中充分形成碳化钽和氮化钽层。
本发明利用耐火材料中原位形成的这个概念，不仅原位形成了莫来石相，更重要的是原位形成了致密的碳化钽和氮化钽混合层，因此使这种新型陶瓷纤维具有耐腐蚀、耐磨、耐高温、抗冲击性性能。
这种新型陶瓷纤维的性能指标为：耐高温：2200℃，高强度：4000MP，耐压强度≥179Mpa，拉伸强度29-35Mpa。
这种新型陶瓷纤维在海洋、或高温等恶劣环境下、可以使用5年左右不更换，可以广泛使用在航空航天、军工和工业等领域。
具体实施方式
以下实施例详细说明了本发明。
实施例1：
本发明的制备方法为：步骤一、可溶性铝溶液、二氧化硅胶体、硅酸锌硼玻璃和滑石制成粘度为100000厘泊的胶体溶液，其中可溶性铝溶液60份，二氧化硅胶体30份，硅酸锌硼玻璃7份，滑石3份；
步骤二、通过具有6个0.075mm孔的喷丝头挤压，转鼓拉丝并收集得到丝状纤维，在室温下干燥24小时；
步骤三、把步骤二得到的丝状纤维均匀涂上一层金属钽和碳粉混合物层，金属钽和碳粉混合物中金属钽和碳粉的比例为：8∶2；
步骤四、放入匣钵，在流动氮气气氛下1300℃烧制10小时，即得到这种新型陶瓷纤维。
这种新型陶瓷纤维的使用方法为：将这种新型陶瓷纤维打碎，长度为2-3mm，与水泥结合，组成耐腐蚀、耐磨、耐高温和高强度的复合料喷涂在合金金属材料上。
实施例2：
本发明的制备方法为：步骤一、可溶性铝溶液、二氧化硅胶体、硅酸锌硼玻璃和滑石制成粘度为100000厘泊的胶体溶液，其中可溶性铝溶液70份，二氧化硅胶体25份，硅酸锌硼玻璃1份，滑石4份；
步骤二、通过具有6个0.075mm孔的喷丝头挤压，转鼓拉丝并收集得到丝状纤维，在室温下干燥30小时；
步骤三、把步骤二得到的丝状纤维均匀涂上一层金属钽和碳粉混合物层，金属钽和碳粉混合物中金属钽和碳粉的比例为：7∶3；
步骤四、放入匣钵，在流动氮气气氛下1500℃烧制9小时，即得到这种新型陶瓷纤维。
这种新型陶瓷纤维的使用方法为：将这种新型陶瓷纤维打碎，长度为2-3mm，与针状焦油结合，组成耐腐蚀、耐磨、耐高温和高强度的复合料喷涂在合金金属材料上。
实施例3：
本发明的制备方法为：步骤一、可溶性铝溶液、二氧化硅胶体、硅酸锌硼玻璃和滑石制成粘度为100000厘泊的胶体溶液，其中可溶性铝溶液80份，二氧化硅胶体8份，硅酸锌硼玻璃10份，滑石2份；
步骤二、通过具有6个0.075mm孔的喷丝头挤压，转鼓拉丝并收集得到丝状纤维，在室温下干燥36小时；
步骤三、把步骤二得到的丝状纤维均匀涂上一层金属钽和碳粉混合物层，金属钽和碳粉混合物中金属钽和碳粉的比例为：6∶4；
步骤四、放入匣钵，在流动氮气气氛下1600℃烧制10小时，即得到这种新型陶瓷纤维。
这种新型陶瓷纤维的使用方法为：将这种新型陶瓷纤维打碎，长度为2-3mm，与水泥、水玻璃和针状焦油结合，组成耐腐蚀、耐磨、耐高温和高强度的复合料喷涂在合金金属材料上。

Claims (5)

1.一种新型陶瓷纤维的制备方法，其特征在于：步骤一、可溶性铝溶液、二氧化硅胶体、硅酸锌硼玻璃和滑石制成粘度为100000厘泊的胶体溶液，其中可溶性铝溶液60-80份，二氧化硅胶体5-30份，硅酸锌硼玻璃1-10份，滑石1-5份；步骤二、通过具有6个0.075mm孔的喷丝头挤压，转鼓拉丝并收集得到丝状纤维，在室温下干燥24-36小时；步骤三、把步骤二得到的丝状纤维均匀涂上一层金属钽和碳粉混合物层；步骤四、放入匣钵，在流动氮气气氛下1300-1600℃烧制8-10小时，即得到这种新型陶瓷纤维。
2.根据权利要求1所述的新型陶瓷纤维的制备方法，其特征在于：硅酸锌硼玻璃中含有氧化锌50-60％，氧化硼30-38％，氧化硅8-12％。
3.根据权利要求1所述的新型陶瓷纤维的制备方法，其特征在于：金属钽和碳粉混合物中金属钽和碳粉的比例为：8∶2。
4.根据权利要求1所述的新型陶瓷纤维的制备方法，其特征在于：金属钽和碳粉混合物中金属钽和碳粉的比例为：6∶4。
5.一种新型陶瓷纤维的使用方法，其特征在于：将这种新型陶瓷纤维打碎，长度为2-3mm，与水泥、水玻璃、针状焦油中的一种或几种的结合，组成复合料喷涂在合金金属材料上。
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