CN106630965A - 一种改性复合陶瓷材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性复合陶瓷材料，所述改性复合陶瓷材料，以重量份计，由以下原料组成：锆酸钙5‑8份、氧化硅10‑20份、焦磷酸钠2‑6份、氧化铝4‑7份、酒石酸钠7‑11份、磷酸二氢锌2‑4份、异塞唑啉酮0.53‑0.87份、马来酸酐5‑10份、谷氨酸4‑6份、丙烯酸异丙酯3‑6份、二甲基硅油2‑4份、陶瓷粉末40‑50份。本发明制备的改性复合陶瓷材料，经测试，破坏强度≥2560N，断裂模数≥80MPa，强度高，经久耐用，满足市场需求。

Description

一种改性复合陶瓷材料
技术领域
本发明涉及陶瓷材料技术领域，具体是一种改性复合陶瓷材料。
背景技术
陶瓷颗粒具有高的比强度、高的比模量，热膨胀系数小，以及良好的耐高温性和耐磨性等优点，现已作为轻量化结构材料广泛的应用于航空航天、交通运输等领域。近年来，随着国内航空航天及汽车、电子行业的迅猛发展，对复合陶瓷材料的需求量正逐年增加。目前，复合陶瓷材料的制备工艺有粉末冶金、挤压铸造、喷射共沉积和搅拌铸造等方法。进行纳米改性复合陶瓷材料具有生产成本低，设备简单，工艺流程短，生产率高等特点，是高性能改性复合陶瓷材料工业规模生产较为理想的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性复合陶瓷材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种改性复合陶瓷材料，以重量份计，由以下原料组成：锆酸钙5-8份、氧化硅10-20份、焦磷酸钠2-6份、氧化铝4-7份、酒石酸钠7-11份、磷酸二氢锌2-4份、异塞唑啉酮0.53-0.87份、马来酸酐5-10份、谷氨酸4-6份、丙烯酸异丙酯3-6份、二甲基硅油2-4份、陶瓷粉末40-50份。
作为本发明进一步的方案：以重量份计，由以下原料组成：锆酸钙6-8份、氧化硅13-19份、焦磷酸钠3-5份、氧化铝4-7份、酒石酸钠8-10份、磷酸二氢锌2-4份、异塞唑啉酮0.65-0.82份、马来酸酐6-9份、谷氨酸4-6份、丙烯酸异丙酯3-6份、二甲基硅油2-4份、陶瓷粉末44-47份。
作为本发明进一步的方案：以重量份计，由以下原料组成：锆酸钙7份、氧化硅15份、焦磷酸钠4份、氧化铝6份、酒石酸钠9份、磷酸二氢锌3份、异塞唑啉酮0.76份、马来酸酐8份、谷氨酸5份、丙烯酸异丙酯5份、二甲基硅油3份、陶瓷粉末46份。
一种改性复合陶瓷材料的制备方法，具体步骤为：
（1）首先，将陶瓷粉末、锆酸钙、氧化硅、焦磷酸钠、氧化铝混合，采用球磨机进行研磨，研磨至粒径为10-20μm，随后在氮气保护下进行烧结，梯度升温至1120-1200℃，然后保温30-42min，保温后在30min内降温至室温，采用超微破碎，破碎至粒径为100-200nm，喷雾干燥，制得超微粉，待用；
（2）接着，在反应釜中加入超微粉、酒石酸钠、磷酸二氢锌、异塞唑啉酮、马来酸酐、谷氨酸、丙烯酸异丙酯、二甲基硅油，混匀后进行超声分散，控制反应压强为8-12MPa，反应温度为60-70℃，反应时间为20-30min，反应结束后，真空冷冻干燥即得。
作为本发明进一步的方案：具体步骤（1）中梯度升温具体为每1min中升温10℃。
作为本发明进一步的方案：具体步骤（1）中然后保温37min。
作为本发明进一步的方案：具体步骤（2）中控制反应压强为10MPa，反应温度为65℃，反应时间为25min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明制备的改性复合陶瓷材料，经测试，破坏强度≥2560N，断裂模数≥80MPa，强度高，经久耐用，满足市场需求。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种改性复合陶瓷材料，以重量份计，由以下原料组成：锆酸钙5份、氧化硅10份、焦磷酸钠2份、氧化铝4份、酒石酸钠7份、磷酸二氢锌2份、异塞唑啉酮0.53份、马来酸酐5份、谷氨酸4份、丙烯酸异丙酯3份、二甲基硅油2份、陶瓷粉末40份。
一种改性复合陶瓷材料的制备方法，具体步骤为：
（1）首先，将陶瓷粉末、锆酸钙、氧化硅、焦磷酸钠、氧化铝混合，采用球磨机进行研磨，研磨至粒径为10μm，随后在氮气保护下进行烧结，梯度升温至1120℃，梯度升温具体为每1min中升温10℃，然后保温30min，保温后在30min内降温至室温，采用超微破碎，破碎至粒径为100nm，喷雾干燥，制得超微粉，待用；
（2）接着，在反应釜中加入超微粉、酒石酸钠、磷酸二氢锌、异塞唑啉酮、马来酸酐、谷氨酸、丙烯酸异丙酯、二甲基硅油，混匀后进行超声分散，控制反应压强为8MPa，反应温度为60℃，反应时间为20min，反应结束后，真空冷冻干燥即得。
实施例2
一种改性复合陶瓷材料，以重量份计，由以下原料组成：锆酸钙6份、氧化硅13份、焦磷酸钠3份、氧化铝4份、酒石酸钠8份、磷酸二氢锌2份、异塞唑啉酮0.65份、马来酸酐6份、谷氨酸4份、丙烯酸异丙酯3份、二甲基硅油2份、陶瓷粉末44份。
一种改性复合陶瓷材料的制备方法，具体步骤为：
（1）首先，将陶瓷粉末、锆酸钙、氧化硅、焦磷酸钠、氧化铝混合，采用球磨机进行研磨，研磨至粒径为10μm，随后在氮气保护下进行烧结，梯度升温至1120℃，梯度升温具体为每1min中升温10℃，然后保温30min，保温后在30min内降温至室温，采用超微破碎，破碎至粒径为100nm，喷雾干燥，制得超微粉，待用；
（2）接着，在反应釜中加入超微粉、酒石酸钠、磷酸二氢锌、异塞唑啉酮、马来酸酐、谷氨酸、丙烯酸异丙酯、二甲基硅油，混匀后进行超声分散，控制反应压强为8MPa，反应温度为60℃，反应时间为20min，反应结束后，真空冷冻干燥即得。
实施例3
一种改性复合陶瓷材料，以重量份计，由以下原料组成：锆酸钙7份、氧化硅15份、焦磷酸钠4份、氧化铝6份、酒石酸钠9份、磷酸二氢锌3份、异塞唑啉酮0.76份、马来酸酐8份、谷氨酸5份、丙烯酸异丙酯5份、二甲基硅油3份、陶瓷粉末46份。
一种改性复合陶瓷材料的制备方法，具体步骤为：
（1）首先，将陶瓷粉末、锆酸钙、氧化硅、焦磷酸钠、氧化铝混合，采用球磨机进行研磨，研磨至粒径为15μm，随后在氮气保护下进行烧结，梯度升温至1165℃，梯度升温具体为每1min中升温10℃，然后保温37min，保温后在30min内降温至室温，采用超微破碎，破碎至粒径为150nm，喷雾干燥，制得超微粉，待用；
（2）接着，在反应釜中加入超微粉、酒石酸钠、磷酸二氢锌、异塞唑啉酮、马来酸酐、谷氨酸、丙烯酸异丙酯、二甲基硅油，混匀后进行超声分散，控制反应压强为10MPa，反应温度为65℃，反应时间为25min，反应结束后，真空冷冻干燥即得。
实施例4
一种改性复合陶瓷材料，以重量份计，由以下原料组成：锆酸钙8份、氧化硅19份、焦磷酸钠5份、氧化铝7份、酒石酸钠10份、磷酸二氢锌4份、异塞唑啉酮0.82份、马来酸酐9份、谷氨酸6份、丙烯酸异丙酯6份、二甲基硅油4份、陶瓷粉末47份。
一种改性复合陶瓷材料的制备方法，具体步骤为：
（1）首先，将陶瓷粉末、锆酸钙、氧化硅、焦磷酸钠、氧化铝混合，采用球磨机进行研磨，研磨至粒径为20μm，随后在氮气保护下进行烧结，梯度升温至1200℃，梯度升温具体为每1min中升温10℃，然后保温42min，保温后在30min内降温至室温，采用超微破碎，破碎至粒径为200nm，喷雾干燥，制得超微粉，待用；
（2）接着，在反应釜中加入超微粉、酒石酸钠、磷酸二氢锌、异塞唑啉酮、马来酸酐、谷氨酸、丙烯酸异丙酯、二甲基硅油，混匀后进行超声分散，控制反应压强为12MPa，反应温度为70℃，反应时间为30min，反应结束后，真空冷冻干燥即得。
实施例5
一种改性复合陶瓷材料，以重量份计，由以下原料组成：锆酸钙8份、氧化硅20份、焦磷酸钠6份、氧化铝7份、酒石酸钠11份、磷酸二氢锌4份、异塞唑啉酮0.87份、马来酸酐10份、谷氨酸6份、丙烯酸异丙酯6份、二甲基硅油4份、陶瓷粉末50份。
一种改性复合陶瓷材料的制备方法，具体步骤为：
（1）首先，将陶瓷粉末、锆酸钙、氧化硅、焦磷酸钠、氧化铝混合，采用球磨机进行研磨，研磨至粒径为20μm，随后在氮气保护下进行烧结，梯度升温至1200℃，梯度升温具体为每1min中升温10℃，然后保温42min，保温后在30min内降温至室温，采用超微破碎，破碎至粒径为200nm，喷雾干燥，制得超微粉，待用；
（2）接着，在反应釜中加入超微粉、酒石酸钠、磷酸二氢锌、异塞唑啉酮、马来酸酐、谷氨酸、丙烯酸异丙酯、二甲基硅油，混匀后进行超声分散，控制反应压强为12MPa，反应温度为70℃，反应时间为30min，反应结束后，真空冷冻干燥即得。
对比例1
一种改性复合陶瓷材料，以重量份计，由以下原料组成：氧化硅15份、氧化铝6份、酒石酸钠9份、磷酸二氢锌3份、马来酸酐8份、谷氨酸5份、丙烯酸异丙酯5份、二甲基硅油3份、陶瓷粉末46份。
一种改性复合陶瓷材料的制备方法，具体步骤为：
（1）首先，将陶瓷粉末、氧化硅、氧化铝混合，采用球磨机进行研磨，研磨至粒径为15μm，随后在氮气保护下进行烧结，梯度升温至1165℃，梯度升温具体为每1min中升温10℃，然后保温37min，保温后在30min内降温至室温，采用超微破碎，破碎至粒径为150nm，喷雾干燥，制得超微粉，待用；
（2）接着，在反应釜中加入超微粉、酒石酸钠、磷酸二氢锌、马来酸酐、谷氨酸、丙烯酸异丙酯、二甲基硅油，混匀后进行超声分散，控制反应压强为10MPa，反应温度为65℃，反应时间为25min，反应结束后，真空冷冻干燥即得。
对比例2
一种改性复合陶瓷材料，以重量份计，由以下原料组成：锆酸钙7份、氧化硅15份、焦磷酸钠4份、氧化铝6份、磷酸二氢锌3份、异塞唑啉酮0.76份、马来酸酐8份、二甲基硅油3份、陶瓷粉末46份。
一种改性复合陶瓷材料的制备方法，具体步骤为：
（1）首先，将陶瓷粉末、锆酸钙、氧化硅、焦磷酸钠、氧化铝混合，采用球磨机进行研磨，研磨至粒径为15μm，随后在氮气保护下进行烧结，梯度升温至1165℃，梯度升温具体为每1min中升温10℃，然后保温37min，保温后在30min内降温至室温，采用超微破碎，破碎至粒径为150nm，喷雾干燥，制得超微粉，待用；
（2）接着，在反应釜中加入超微粉、磷酸二氢锌、异塞唑啉酮、马来酸酐、二甲基硅油，混匀后进行超声分散，控制反应压强为10MPa，反应温度为65℃，反应时间为25min，反应结束后，真空冷冻干燥即得。
对比例3
一种改性复合陶瓷材料，以重量份计，由以下原料组成：锆酸钙7份、氧化硅15份、焦磷酸钠4份、酒石酸钠9份、磷酸二氢锌3份、异塞唑啉酮0.76份、马来酸酐8份、谷氨酸5份、丙烯酸异丙酯5份、陶瓷粉末46份。
一种改性复合陶瓷材料的制备方法，具体步骤为：
（1）首先，将陶瓷粉末、锆酸钙、氧化硅、焦磷酸钠混合，采用球磨机进行研磨，研磨至粒径为15μm，随后在氮气保护下进行烧结，直接升温至1165℃，然后保温37min，保温后在1h内降温至室温，制得混合粉末，待用；
（2）接着，在反应釜中加入混合粉末、酒石酸钠、磷酸二氢锌、异塞唑啉酮、马来酸酐、谷氨酸、丙烯酸异丙酯，混匀后进行超声分散，控制反应压强为10MPa，反应温度为65℃，反应时间为25min，反应结束后，真空冷冻干燥即得。
综上所述，将本发明实施例1-5制备及对比例1-3制备的复合陶瓷材料进行测试；本发明实施例1-5制备的复合陶瓷材料，破坏强度为2560-2874N，断裂模数为80-84MPa；而对比例1-3制备的复合陶瓷材料，破坏强度为1895-2261N，断裂模数为35-44MPa。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (7)

1.一种改性复合陶瓷材料，其特征在于，以重量份计，由以下原料组成：锆酸钙5-8份、氧化硅10-20份、焦磷酸钠2-6份、氧化铝4-7份、酒石酸钠7-11份、磷酸二氢锌2-4份、异塞唑啉酮0.53-0.87份、马来酸酐5-10份、谷氨酸4-6份、丙烯酸异丙酯3-6份、二甲基硅油2-4份、陶瓷粉末40-50份。
2.根据权利要求1所述的改性复合陶瓷材料，其特征在于，以重量份计，由以下原料组成：锆酸钙6-8份、氧化硅13-19份、焦磷酸钠3-5份、氧化铝4-7份、酒石酸钠8-10份、磷酸二氢锌2-4份、异塞唑啉酮0.65-0.82份、马来酸酐6-9份、谷氨酸4-6份、丙烯酸异丙酯3-6份、二甲基硅油2-4份、陶瓷粉末44-47份。
3.根据权利要求1所述的改性复合陶瓷材料，其特征在于，以重量份计，由以下原料组成：锆酸钙7份、氧化硅15份、焦磷酸钠4份、氧化铝6份、酒石酸钠9份、磷酸二氢锌3份、异塞唑啉酮0.76份、马来酸酐8份、谷氨酸5份、丙烯酸异丙酯5份、二甲基硅油3份、陶瓷粉末46份。
4.一种如权利要求1-3任一所述的改性复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
（1）首先，将陶瓷粉末、锆酸钙、氧化硅、焦磷酸钠、氧化铝混合，采用球磨机进行研磨，研磨至粒径为10-20μm，随后在氮气保护下进行烧结，梯度升温至1120-1200℃，然后保温30-42min，保温后在30min内降温至室温，采用超微破碎，破碎至粒径为100-200nm，喷雾干燥，制得超微粉，待用；
（2）接着，在反应釜中加入超微粉、酒石酸钠、磷酸二氢锌、异塞唑啉酮、马来酸酐、谷氨酸、丙烯酸异丙酯、二甲基硅油，混匀后进行超声分散，控制反应压强为8-12MPa，反应温度为60-70℃，反应时间为20-30min，反应结束后，真空冷冻干燥即得。
5.根据权利要求4所述的改性复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于，具体步骤（1）中梯度升温具体为每1min中升温10℃。
6.根据权利要求4所述的改性复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于，具体步骤（1）中然后保温37min。
7.根据权利要求4所述的改性复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于，具体步骤（2）中控制反应压强为10MPa，反应温度为65℃，反应时间为25min。
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CN107935623B (zh) * 2017-12-14 2021-01-12 苏州新汉盛精密陶瓷科技有限公司 一种耐磨的陶瓷材料及其制备方法和应用

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