CN106636840A - 一种耐腐蚀的金属陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐腐蚀的金属陶瓷材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀的金属陶瓷材料及其制备方法，包括以下重量份数的组分组成：18‑25份氧化铝，15‑20份二氧化硅，10‑20份石墨，10‑15份氮化钛，5‑10份镍，5‑10份氧化钼，5‑10份聚四氟乙烯，3‑5份三聚磷酸钠，0.1‑1份甲基丙烯酸三丁基锡。该金属陶瓷材料具有较强的耐腐蚀能力，而且原材料易得，原材料的成本也较低；生产工艺简单，降低了生产成本；另外，该金属陶瓷材料还具有生产周期短、耐高温性能好的优点。

Description

一种耐腐蚀的金属陶瓷材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种陶瓷材料，具体是一种耐腐蚀的金属陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
陶瓷按用途可以分为日用陶瓷、艺术陶瓷、工业陶瓷等。其中，工业陶瓷又分为建筑卫生陶瓷、化工陶瓷、电瓷、特种陶瓷等。其中，特种陶瓷制品主要用于各种现代工业和尖端科学技术，例如航天航空、核工业、新能源、国防军工等领域，而且在各领域都急需大量的新材料，特种陶瓷由于具有优良的耐热性能，介电性能，耐磨性能，隔热性能，压电性能，透光性能受到各国的广泛重视。特种陶瓷材料有高铝氧质瓷、镁石质瓷、钛镁石质瓷、锆英石质瓷、锂质瓷、以及磁性瓷、金属陶瓷等多种类型。金属陶瓷是一种复合材料，由金属和陶瓷原料制成，兼有金属和陶瓷的某些优点，如前者具有较好的韧性和抗弯性，后者具有较好的耐高温、高强度和抗氧化性能等。但是现有的金属陶瓷材料依然存在生产工艺复杂、生产成本高、耐腐蚀强度弱的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐腐蚀的金属陶瓷材料及其制备方法，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：
一种耐腐蚀的金属陶瓷材料，包括以下重量份数的组分组成：18-25份氧化铝，15-20份二氧化硅，10-20份石墨，10-15份氮化钛，5-10份镍，5-10份氧化钼，5-10份聚四氟乙烯，3-5份三聚磷酸钠，0.1-1份甲基丙烯酸三丁基锡。
作为本发明进一步的方案：包括以下重量份数的组分组成：20份氧化铝，18份二氧化硅，16份石墨，13份氮化钛，8份镍，7份氧化钼，6份聚四氟乙烯，4份三聚磷酸钠，0.5份甲基丙烯酸三丁基锡。
一种耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法，具体步骤为：（1）首先将氧化铝、二氧化硅、石墨、氮化钛、镍、氧化钼分别放入球磨机中球磨，球磨机转速为220-250r/min，球磨时间20-40min；（2）将氧化铝、氮化钛和氧化钼混合均匀后投入煅烧炉中，先在200-400℃下加热30-40min，再在500-650℃下烧蚀40-55min；（3）将上步所得物放入粉碎机内进行粉碎，过90-120目筛，然后放入球磨机中，加入甲基丙烯酸三丁基锡，250-300r/min高速球磨40-50min，烘干，粉碎，得颗粒物Ⅰ；（4）将镍、石墨和二氧化硅放入煅烧炉中，先在300-400℃加热20-40min，再在600-700℃烧蚀35-50min；（5）将上步所得物放入粉碎机内进行粉碎，过90-100目筛，然后放入球磨机中，加入聚四氟乙烯，200-350r/min高速球磨1-1.5h，烘干，粉碎，得颗粒物Ⅱ；（6）将颗粒物Ⅰ和颗粒物Ⅱ放入球磨机中，加入三聚磷酸钠，300-400r/min高速球磨40-55min，得复合超细粉；（7）将复合超细粉放入高温烧结炉内，先在高温1000-1500℃预烧20-40min，然后在2500-3000℃下烧结1-2h，之后在4500-4800℃下烧结1-1.5h，即得成品。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤（2）将氧化铝、氮化钛和氧化钼混合均匀后投入煅烧炉中，先在350℃下加热35min，再在600℃下烧蚀50min。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤（4）将镍、石墨和二氧化硅放入煅烧炉中，先在320℃加热30min，再在650℃烧蚀40min。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤（7）将复合超细粉放入高温烧结炉内，先在高温1300℃预烧25min，然后在2800℃下烧结1.5h，之后在4600℃下烧结1.2h，即得成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该金属陶瓷材料具有较强的耐腐蚀能力，而且原材料易得，原材料的成本也较低；生产工艺简单，降低了生产成本；另外，该金属陶瓷材料还具有生产周期短、耐高温性能好的优点。
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
称取18份氧化铝，15份二氧化硅，10份石墨，10份氮化钛，5份镍，5份氧化钼，5份聚四氟乙烯，3份三聚磷酸钠，0.1份甲基丙烯酸三丁基锡，备用；首先将氧化铝、二氧化硅、石墨、氮化钛、镍、氧化钼分别放入球磨机中球磨，球磨机转速为220r/min，球磨时间20min；将氧化铝、氮化钛和氧化钼混合均匀后投入煅烧炉中，先在200℃下加热30min，再在500℃下烧蚀40min；将上步所得物放入粉碎机内进行粉碎，过90目筛，然后放入球磨机中，加入甲基丙烯酸三丁基锡，250r/min高速球磨40min，烘干，粉碎，得颗粒物Ⅰ；将镍、石墨和二氧化硅放入煅烧炉中，先在300℃加热20min，再在600℃烧蚀35min；将上步所得物放入粉碎机内进行粉碎，过90目筛，然后放入球磨机中，加入聚四氟乙烯，200r/min高速球磨1h，烘干，粉碎，得颗粒物Ⅱ；将颗粒物Ⅰ和颗粒物Ⅱ放入球磨机中，加入三聚磷酸钠，300r/min高速球磨40min，得复合超细粉；将复合超细粉放入高温烧结炉内，先在高温1000℃预烧20min，然后在2500℃下烧结1h，之后在4500℃下烧结1h，即得成品。
实施例2
称取25份氧化铝，20份二氧化硅，20份石墨，15份氮化钛，10份镍，10份氧化钼，10份聚四氟乙烯，5份三聚磷酸钠，1份甲基丙烯酸三丁基锡，备用；首先将氧化铝、二氧化硅、石墨、氮化钛、镍、氧化钼分别放入球磨机中球磨，球磨机转速为250r/min，球磨时间40min；将氧化铝、氮化钛和氧化钼混合均匀后投入煅烧炉中，先在400℃下加热40min，再在650℃下烧蚀55min；将上步所得物放入粉碎机内进行粉碎，过120目筛，然后放入球磨机中，加入甲基丙烯酸三丁基锡，300r/min高速球磨50min，烘干，粉碎，得颗粒物Ⅰ；将镍、石墨和二氧化硅放入煅烧炉中，先在400℃加热40min，再在700℃烧蚀50min；将上步所得物放入粉碎机内进行粉碎，过100目筛，然后放入球磨机中，加入聚四氟乙烯，350r/min高速球磨1.5h，烘干，粉碎，得颗粒物Ⅱ；将颗粒物Ⅰ和颗粒物Ⅱ放入球磨机中，加入三聚磷酸钠，400r/min高速球磨55min，得复合超细粉；将复合超细粉放入高温烧结炉内，先在高温1500℃预烧40min，然后在3000℃下烧结2h，之后在4800℃下烧结1.5h，即得成品。
实施例3
称取20份氧化铝，18份二氧化硅，16份石墨，13份氮化钛，8份镍，7份氧化钼，6份聚四氟乙烯，4份三聚磷酸钠，0.5份甲基丙烯酸三丁基锡，备用；首先将氧化铝、二氧化硅、石墨、氮化钛、镍、氧化钼分别放入球磨机中球磨，球磨机转速为230r/min，球磨时间30min；将氧化铝、氮化钛和氧化钼混合均匀后投入煅烧炉中，先在350℃下加热35min，再在600℃下烧蚀50min；将上步所得物放入粉碎机内进行粉碎，过100目筛，然后放入球磨机中，加入甲基丙烯酸三丁基锡，280r/min高速球磨45min，烘干，粉碎，得颗粒物Ⅰ；将镍、石墨和二氧化硅放入煅烧炉中，先在320℃加热30min，再在650℃烧蚀40min；将上步所得物放入粉碎机内进行粉碎，过90目筛，然后放入球磨机中，加入聚四氟乙烯，300r/min高速球磨1.4h，烘干，粉碎，得颗粒物Ⅱ；将颗粒物Ⅰ和颗粒物Ⅱ放入球磨机中，加入三聚磷酸钠，350r/min高速球磨45min，得复合超细粉；将复合超细粉放入高温烧结炉内，先在高温1300℃预烧25min，然后在2800℃下烧结1.5h，之后在4600℃下烧结1.2h，即得成品。
对比例1
称取20份氧化铝，18份二氧化硅，16份石墨，13份氮化钛，8份镍，7份氧化钼，6份聚四氟乙烯，备用；首先将氧化铝、二氧化硅、石墨、氮化钛、镍、氧化钼分别放入球磨机中球磨，球磨机转速为230r/min，球磨时间30min；将氧化铝、氮化钛和氧化钼混合均匀后投入煅烧炉中，先在350℃下加热35min，再在600℃下烧蚀50min；将上步所得物放入粉碎机内进行粉碎，过100目筛，然后放入球磨机中，280r/min高速球磨45min，烘干，粉碎，得颗粒物Ⅰ；将镍、石墨和二氧化硅放入煅烧炉中，先在320℃加热30min，再在650℃烧蚀40min；将上步所得物放入粉碎机内进行粉碎，过90目筛，然后放入球磨机中，加入聚四氟乙烯，300r/min高速球磨1.4h，烘干，粉碎，得颗粒物Ⅱ；将颗粒物Ⅰ和颗粒物Ⅱ放入球磨机中，350r/min高速球磨45min，得复合超细粉；将复合超细粉放入高温烧结炉内，先在高温1300℃预烧25min，然后在2800℃下烧结1.5h，之后在4600℃下烧结1.2h，即得成品。
对比例2
称取20份氧化铝，18份二氧化硅，16份石墨，13份氮化钛，8份镍，7份氧化钼，6份聚四氟乙烯，0.5份甲基丙烯酸三丁基锡，备用；首先将氧化铝、二氧化硅、石墨、氮化钛、镍、氧化钼分别放入球磨机中球磨，球磨机转速为230r/min，球磨时间30min；将氧化铝、氮化钛和氧化钼混合均匀后投入煅烧炉中，先在350℃下加热35min，再在600℃下烧蚀50min；将上步所得物放入粉碎机内进行粉碎，过100目筛，然后放入球磨机中，加入甲基丙烯酸三丁基锡，280r/min高速球磨45min，烘干，粉碎，得颗粒物Ⅰ；将镍、石墨和二氧化硅放入煅烧炉中，先在320℃加热30min，再在650℃烧蚀40min；将上步所得物放入粉碎机内进行粉碎，过90目筛，然后放入球磨机中，加入聚四氟乙烯，300r/min高速球磨1.4h，烘干，粉碎，得颗粒物Ⅱ；将颗粒物Ⅰ和颗粒物Ⅱ放入球磨机中，350r/min高速球磨45min，得复合超细粉；将复合超细粉放入高温烧结炉内，先在高温1300℃预烧25min，然后在2800℃下烧结1.5h，之后在4600℃下烧结1.2h，即得成品。
对比例3
称取20份氧化铝，18份二氧化硅，16份石墨，13份氮化钛，8份镍，7份氧化钼，6份聚四氟乙烯，4份三聚磷酸钠，备用；首先将氧化铝、二氧化硅、石墨、氮化钛、镍、氧化钼分别放入球磨机中球磨，球磨机转速为230r/min，球磨时间30min；将氧化铝、氮化钛和氧化钼混合均匀后投入煅烧炉中，先在350℃下加热35min，再在600℃下烧蚀50min；将上步所得物放入粉碎机内进行粉碎，过100目筛，然后放入球磨机中，280r/min高速球磨45min，烘干，粉碎，得颗粒物Ⅰ；将镍、石墨和二氧化硅放入煅烧炉中，先在320℃加热30min，再在650℃烧蚀40min；将上步所得物放入粉碎机内进行粉碎，过90目筛，然后放入球磨机中，加入聚四氟乙烯，300r/min高速球磨1.4h，烘干，粉碎，得颗粒物Ⅱ；将颗粒物Ⅰ和颗粒物Ⅱ放入球磨机中，加入三聚磷酸钠，350r/min高速球磨45min，得复合超细粉；将复合超细粉放入高温烧结炉内，先在高温1300℃预烧25min，然后在2800℃下烧结1.5h，之后在4600℃下烧结1.2h，即得成品。
测试实施例1-3和对比例1-3的金属陶瓷材料的耐腐蚀性能，将实施例1-3和对比例1-3的金属陶瓷材料分别放在5wt%的硫酸溶液中和20wt%的氢氧化钠的溶液中，放置15h，观察15h后金属陶瓷材料的变化。其中，对比例1中未添加三聚磷酸钠和甲基丙烯酸三丁基锡，对比例2中未添加三聚磷酸钠，对比例3中未添加甲基丙烯酸三丁基锡。
实验结果：
实施例1-2的金属陶瓷材料在酸液和碱液中放置了15h后，无斑点、腐蚀坑情况，略有色泽变暗。
实施例3的金属陶瓷材料在酸液和碱液中放置了15h后，无斑点、腐蚀坑情况，色泽几乎无变化。
对比例1的金属陶瓷材料在酸液和碱液中放置了15h后，有明显的斑点、腐蚀坑、脱落情况，而且色泽明显变暗。
对比例2的金属陶瓷材料在酸液和碱液中放置了15h后，有明显的斑点、腐蚀坑情况，而且色泽明显变暗。
对比例3的金属陶瓷材料在酸液和碱液中放置了15h后，有明显的斑点、腐蚀坑、脱落情况，而且色泽明显变暗。
实验结果：可以看出，通过添加三聚磷酸钠和甲基丙烯酸三丁基锡可以有效提高金属陶瓷材料的耐腐蚀能力。
该金属陶瓷材料具有较强的耐腐蚀能力，而且原材料易得，原材料的成本也较低；生产工艺简单，降低了生产成本；另外，该金属陶瓷材料还具有生产周期短、耐高温性能好的优点。
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 (6)

1.一种耐腐蚀的金属陶瓷材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分组成：18-25份氧化铝，15-20份二氧化硅，10-20份石墨，10-15份氮化钛，5-10份镍，5-10份氧化钼，5-10份聚四氟乙烯，3-5份三聚磷酸钠，0.1-1份甲基丙烯酸三丁基锡。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀的金属陶瓷材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分组成：20份氧化铝，18份二氧化硅，16份石墨，13份氮化钛，8份镍，7份氧化钼，6份聚四氟乙烯，4份三聚磷酸钠，0.5份甲基丙烯酸三丁基锡。
3.一种如权利要求1-2任一所述的耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：(1)首先将氧化铝、二氧化硅、石墨、氮化钛、镍、氧化钼分别放入球磨机中球磨，球磨机转速为220-250r/min，球磨时间20-40min；(2)将氧化铝、氮化钛和氧化钼混合均匀后投入煅烧炉中，先在200-400℃下加热30-40min，再在500-650℃下烧蚀40-55min；(3)将上步所得物放入粉碎机内进行粉碎，过90-120目筛，然后放入球磨机中，加入甲基丙烯酸三丁基锡，250-300r/min高速球磨40-50min，烘干，粉碎，得颗粒物Ⅰ；(4)将镍、石墨和二氧化硅放入煅烧炉中，先在300-400℃加热20-40min，再在600-700℃烧蚀35-50min；(5)将上步所得物放入粉碎机内进行粉碎，过90-100目筛，然后放入球磨机中，加入聚四氟乙烯，200-350r/min高速球磨1-1.5h，烘干，粉碎，得颗粒物Ⅱ；(6)将颗粒物Ⅰ和颗粒物Ⅱ放入球磨机中，加入三聚磷酸钠，300-400r/min高速球磨40-55min，得复合超细粉；(7)将复合超细粉放入高温烧结炉内，先在高温1000-1500℃预烧20-40min，然后在2500-3000℃下烧结1-2h，之后在4500-4800℃下烧结1-1.5h，即得成品。
4.根据权利要求3所述的耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)将氧化铝、氮化钛和氧化钼混合均匀后投入煅烧炉中，先在350℃下加热35min，再在600℃下烧蚀50min。
5.根据权利要求3所述的耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)将镍、石墨和二氧化硅放入煅烧炉中，先在320℃加热30min，再在650℃烧蚀40min。
6.根据权利要求3所述的耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(7)将复合超细粉放入高温烧结炉内，先在高温1300℃预烧25min，然后在2800℃下烧结1.5h，之后在4600℃下烧结1.2h，即得成品。
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