CN105036710A - 一种含有回收粉煤灰的陶瓷材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含有回收粉煤灰的陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：将黏土、玻璃渣、滑石、镁合金废料、铝粉、长石粉、二氧化锡和粉煤灰粉碎后混合均匀，过筛；加入250～300份水，加热浸泡，保温，混合均匀后球磨；再置于喷雾干燥机中，得到粉料后压制；烧结，保温后取出，冷却后即得。本发明制得的陶瓷材料在提高硬度，韧性和表面摩擦的同时能够降低成本，可广泛用于工业生产中。

Description

一种含有回收粉煤灰的陶瓷材料的制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷材料技术领域，特别涉及一种含有回收粉煤灰的陶瓷材料的制备方法。
背景技术
陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料，可用作结构材料、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料。
陶瓷材料是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料，其硬度大多在1500HV以上。陶瓷的抗压强度较高，但抗拉强度较低，塑性和韧性很差，同时现有技术中制备的成本较高，影响经济效益。
CN103664137A公开一种主要以高岭土尾矿为原料制备陶瓷的方法，该方法主要以高岭土尾矿为制备原料，辅助添加石英粉、粉煤灰等原料，按照一定质量配比混合原料后进行磨料，然后经过加水混合并陈化后加压成型，最后再经过高温煅烧，便制备得成品陶瓷。CN102701716A公开一种粉煤灰质陶瓷砖及其制备方法，由以下质量分数的原料制备而成：透辉石4%；莱阳土27%；蒙阴长石23%；莱芜长石24%；生焦7%；高密瓷石8%；水煤浆炉灰7%。水煤浆炉灰不再往外排放，大大降低了生产成本。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明解决的技术问题是，提供一种含有回收粉煤灰的陶瓷材料的制备方法，制得的陶瓷材料在提高硬度，韧性和表面摩擦的同时能够降低成本，可广泛用于工业生产中。
本发明采用的技术方案是：
一种含有回收粉煤灰的陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量份计，将34～48份黏土、3～14份玻璃渣、12～25份滑石、4～17份镁合金废料、5～21份铝粉、13～32份长石粉、2～9份二氧化锡和1～15份粉煤灰粉碎后混合均匀，过筛，得到混合料；
（2）向步骤（1）所得混合料中加入250～300份水，加热至60～90℃浸泡，保温，混合均匀后置于球磨机中球磨，得到浆料；
（3）将步骤（2）所得浆料置于喷雾干燥机中，得到粉料后压制5～12min，得到坯料；
（4）将步骤（3）所得坯料在1200～1700℃下烧结，保温20～100min后取出，冷却后即得。上述步骤（1）过筛过程中采用80～180目筛网。
上述步骤（2）中浸泡时间为25～45min。
上述步骤（2）中保温时间为10～25min。
上述步骤（2）中球磨机的球磨速率为100～300r/min，球磨时间为8～15h。
上述步骤（3）压制过程中的压强为100～130MPa。
上述步骤（4）中烧结时间为1.5～6h。
有益效果：本发明制得的陶瓷材料硬度在1378～1462Kgf/mm2之间，冲击韧性ak值在0.419～0.459J/cm2之间，表面摩擦系数在0.42～0.50之间，由于组分之间的协同作用，在提高硬度，韧性和表面摩擦的同时能够降低成本，可广泛用于工业生产中。
具体实施方式
实施例1
一种含有回收粉煤灰的陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量份计，将34份黏土、3份玻璃渣、12份滑石、4份镁合金废料、5份铝粉、13份长石粉、2份二氧化锡和1份粉煤灰粉碎后混合均匀，过80目筛，得到混合料；
（2）向步骤（1）所得混合料中加入250份水，加热至60℃浸泡25min，保温10min，混合均匀后置于球磨机中球磨，得到浆料，其中球磨速率为100r/min，球磨时间为8h；
（3）将步骤（2）所得浆料置于喷雾干燥机中，得到粉料后在100MPa压强下压制5min，得到坯料；
（4）将步骤（3）所得坯料在1200℃下烧结1.5h，保温20min后取出，冷却后即得。
实施例2
一种含有回收粉煤灰的陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量份计，将48份黏土、14份玻璃渣、25份滑石、17份镁合金废料、21份铝粉、32份长石粉、9份二氧化锡和15份粉煤灰粉碎后混合均匀，过180目筛，得到混合料；
（2）向步骤（1）所得混合料中加入300份水，加热至90℃浸泡45min，保温25min，混合均匀后置于球磨机中球磨，得到浆料，其中球磨速率为300r/min，球磨时间为15h；
（3）将步骤（2）所得浆料置于喷雾干燥机中，得到粉料后在130MPa压强下压制12min，得到坯料
（4）将步骤（3）所得坯料在1700℃下烧结6h，保温100min后取出，冷却后即得。
实施例3
一种含有回收粉煤灰的陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量份计，将37份黏土、5份玻璃渣、17份滑石、8份镁合金废料、12份铝粉、14份长石粉、4份二氧化锡和2份粉煤灰粉碎后混合均匀，过100目筛，得到混合料；
（2）向步骤（1）所得混合料中加入260份水，加热至65℃浸泡30min，保温15min，混合均匀后置于球磨机中球磨，得到浆料，其中球磨速率为150r/min，球磨时间为9h；
（3）将步骤（2）所得浆料置于喷雾干燥机中，得到粉料后在110MPa压强下压制7min，得到坯料；
（4）将步骤（3）所得坯料在1300℃下烧结2h，保温30min后取出，冷却后即得。
实施例4
一种含有回收粉煤灰的陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量份计，45份黏土、12份玻璃渣、21份滑石、15份镁合金废料、19份铝粉、31份长石粉、8份二氧化锡和12份粉煤灰粉碎后混合均匀，过150目筛，得到混合料；
（2）向步骤（1）所得混合料中加入280份水，加热至80℃浸泡40min，保温20min，混合均匀后置于球磨机中球磨，得到浆料，其中球磨速率为250r/min，球磨时间为13h；
（3）将步骤（2）所得浆料置于喷雾干燥机中，得到粉料后在125MPa压强下压制10min，得到坯料；
（4）将步骤（3）所得坯料在1600℃下烧结4.5h，保温80min后取出，冷却后即得。
实施例5
一种含有回收粉煤灰的陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量份计，将42份黏土、8份玻璃渣、17份滑石、13份镁合金废料、16份铝粉、24份长石粉、6份二氧化锡和8份粉煤灰粉碎后混合均匀，过120目筛，得到混合料；
（2）向步骤（1）所得混合料中加入275份水，加热至75℃浸泡35min，保温18min，混合均匀后置于球磨机中球磨，得到浆料，其中球磨速率为200r/min，球磨时间为12h；
（3）将步骤（2）所得浆料置于喷雾干燥机中，得到粉料后在115MPa压强下压制8min，得到坯料；
（4）将步骤（3）所得坯料在1400℃下烧结4h，保温60min后取出，冷却后即得。
对比例1
与实施例5的区别是未添加镁合金废料。
一种含有回收粉煤灰的陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量份计，将42份黏土、8份玻璃渣、17份滑石、16份铝粉、24份长石粉、6份二氧化锡和8份粉煤灰粉碎后混合均匀，过120目筛，得到混合料；
（2）向步骤（1）所得混合料中加入275份水，加热至75℃浸泡35min，保温18min，混合均匀后置于球磨机中球磨，得到浆料，其中球磨速率为200r/min，球磨时间为12h；
（3）将步骤（2）所得浆料置于喷雾干燥机中，得到粉料后在115MPa压强下压制8min，得到坯料；
（4）将步骤（3）所得坯料在1400℃下烧结4h，保温60min后取出，冷却后即得。
对比例2
与实施例5的区别是未添加粉煤灰。
一种含有回收粉煤灰的陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量份计，将42份黏土、8份玻璃渣、17份滑石、13份镁合金废料、16份铝粉、24份长石粉和6份二氧化锡粉碎后混合均匀，过120目筛，得到混合料；
（2）向步骤（1）所得混合料中加入275份水，加热至75℃浸泡35min，保温18min，混合均匀后置于球磨机中球磨，得到浆料，其中球磨速率为200r/min，球磨时间为12h；
（3）将步骤（2）所得浆料置于喷雾干燥机中，得到粉料后在115MPa压强下压制8min，得到坯料；
（4）将步骤（3）所得坯料在1400℃下烧结4h，保温60min后取出，冷却后即得。
性能测试：
将实施例1～5和对比例1～2所得的陶瓷材料进行性能检测，结果如下表：
硬度Hv（维氏硬度测量法）Kgf/mm2 冲击韧性ak值（打断实验）J/cm2 表面摩擦系数
实施例1 1378 0.419 0.42
实施例2 1396 0.457 0.44
实施例3 1405 0.437 0.45
实施例4 1428 0.426 0.47
实施例5 1462 0.459 0.50
对比例1 1208 0.386 0.39
对比例2 1175 0.415 0.36
从上表中可以看出：实施例1～5制得的陶瓷材料硬度在1378～1462Kgf/mm2之间，冲击韧性ak值在0.419～0.459J/cm2之间，表面摩擦系数在0.42～0.50之间；对比例1中未添加镁合金废料，制得的陶瓷材料硬度为1208Kgf/mm2，冲击韧性ak值为0.386J/cm2，表面摩擦系数为0.39；对比例2中未添加粉煤灰，制得的陶瓷材料硬度为1175Kgf/mm2，冲击韧性ak值为0.415J/cm2，表面摩擦系数为0.36。由此可知，本发明制得的陶瓷材料是由于组分之间的协同作用，在提高硬度，韧性和表面摩擦的同时能够降低成本，可广泛用于工业生产中。

Claims (7)

1.一种含有回收粉煤灰的陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按重量份计，将34～48份黏土、3～14份玻璃渣、12～25份滑石、4～17份镁合金废料、5～21份铝粉、13～32份长石粉、2～9份二氧化锡和1～15份粉煤灰粉碎后混合均匀，过筛，得到混合料；
（2）向步骤（1）所得混合料中加入250～300份水，加热至60～90℃浸泡，保温，混合均匀后置于球磨机中球磨，得到浆料；
（3）将步骤（2）所得浆料置于喷雾干燥机中，得到粉料后压制5～12min，得到坯料；
（4）将步骤（3）所得坯料在1200～1700℃下烧结，保温20～100min后取出，冷却后即得。
2.根据权利要求1所述的一种含有回收粉煤灰的陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）过筛过程中采用80～180目筛网。
3.根据权利要求1所述的一种含有回收粉煤灰的陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中浸泡时间为25～45min。
4.根据权利要求1所述的一种含有回收粉煤灰的陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中保温时间为10～25min。
5.根据权利要求1所述的一种含有回收粉煤灰的陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中球磨机的球磨速率为100～300r/min，球磨时间为8～15h。
6.根据权利要求1所述的一种含有回收粉煤灰的陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）压制过程中的压强为100～130MPa。
7.根据权利要求1所述的一种含有回收粉煤灰的陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中烧结时间为1.5～6h。
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