CN106747330A - 一种高性能耐磨复合金属陶瓷材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能耐磨复合金属陶瓷材料，由以重量份数的原料组成：黏土10‑20份、硅藻土2‑8份、纳米级氧化铁5‑8份、纳米级氧化铝5‑10份、碳化硅晶须2‑8份、硫酸钐1‑8份、氯化铒(III)六水合物1‑5份、氧化锑2‑5份、堇青石2‑5份、锌化铜5‑10份、纳米级氧化钯2‑5份、粘胶纤维5‑10份、介孔钴酸镍2‑8份、去离子水60‑150份。该高性能耐磨复合金属陶瓷材料具有耐磨、耐高温性、抗弯强度高、韧性好的优点，大大增加了陶瓷的品质；而且制备工艺简单，降低了生产成本，经济效益好。

Description

一种高性能耐磨复合金属陶瓷材料
技术领域
本发明涉及一种陶瓷材料，具体是一种高性能耐磨复合金属陶瓷材料。
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耐磨性能较差，影响了使用效果；而且依然存在制备方法复杂、制备成本较高的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高性能耐磨复合金属陶瓷材料，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：
一种高性能耐磨复合金属陶瓷材料，由以重量份数的原料组成：黏土10-20份、硅藻土2-8份、纳米级氧化铁5-8份、纳米级氧化铝5-10份、碳化硅晶须2-8份、硫酸钐1-8份、氯化铒(III)六水合物1-5份、氧化锑2-5份、堇青石2-5份、锌化铜5-10份、纳米级氧化钯2-5份、粘胶纤维5-10份、介孔钴酸镍2-8份、去离子水60-150份。
作为本发明进一步的方案：由以重量份数的原料组成：黏土15份、硅藻土7份、纳米级氧化铁7份、纳米级氧化铝8份、碳化硅晶须5份、硫酸钐4份、氯化铒(III)六水合物3份、氧化锑2份、堇青石5份、锌化铜9份、纳米级氧化钯3份、粘胶纤维8份、介孔钴酸镍3份、去离子水95份。
一种高性能耐磨复合金属陶瓷材料的制备方法，具体步骤为：
（1）将黏土、硅藻土、堇青石混合，经过球磨机湿法球磨2-5h后烘干，得混合物A；
（2）将纳米级氧化铁、纳米级氧化铝、碳化硅晶须、硫酸钐、氧化锑、锌化铜混合，经过球磨机湿法球磨1-2h后烘干，得混合物B；
（3）将混合物A、混合物B和去离子水混合，搅拌均匀，得混合液；
（4）然后向混合液中依次加入氯化铒(III)六水合物、纳米级氧化钯、粘胶纤维和介孔钴酸镍，通过球磨机湿法球磨30-50min后烘干；
（5）将上步所得物在200-300℃温度下预热15-30min，然后在500-700℃温度下烧结30-45min，最后在1500-1600℃温度下烧结30-50min，即得成品。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤（1）将黏土、硅藻土、堇青石混合，经过球磨机湿法球磨3h后烘干，得混合物A。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤（2）将纳米级氧化铁、纳米级氧化铝、碳化硅晶须、硫酸钐、氧化锑、锌化铜混合，经过球磨机湿法球磨1.5h后烘干，得混合物B。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤（4）然后向混合液中依次加入氯化铒(III)六水合物、纳米级氧化钯、粘胶纤维和介孔钴酸镍，通过球磨机湿法球磨35min后烘干。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤（5）将上步所得物在250℃温度下预热25min，然后在650℃温度下烧结40min，最后在1550℃温度下烧结40min，即得成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该高性能耐磨复合金属陶瓷材料具有耐磨、耐高温性、抗弯强度高、韧性好的优点，大大增加了陶瓷的品质；而且制备工艺简单，降低了生产成本，能够满足使用需要，经济效益好；另外，该高性能耐磨复合金属陶瓷材料还具有透气性好、环境友好、节约能源的优点。
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
一种高性能耐磨复合金属陶瓷材料，由以重量份数的原料组成：黏土10-20份、硅藻土2-8份、纳米级氧化铁5-8份、纳米级氧化铝5-10份、碳化硅晶须2-8份、硫酸钐1-8份、氯化铒(III)六水合物1-5份、氧化锑2-5份、堇青石2-5份、锌化铜5-10份、纳米级氧化钯2-5份、粘胶纤维5-10份、介孔钴酸镍2-8份、去离子水60-150份。
一种高性能耐磨复合金属陶瓷材料的制备方法，具体步骤为：
（1）将黏土、硅藻土、堇青石混合，经过球磨机湿法球磨2-5h后烘干，得混合物A；
（2）将纳米级氧化铁、纳米级氧化铝、碳化硅晶须、硫酸钐、氧化锑、锌化铜混合，经过球磨机湿法球磨1-2h后烘干，得混合物B；
（3）将混合物A、混合物B和去离子水混合，搅拌均匀，得混合液；
（4）然后向混合液中依次加入氯化铒(III)六水合物、纳米级氧化钯、粘胶纤维和介孔钴酸镍，通过球磨机湿法球磨30-50min后烘干；
（5）将上步所得物在200-300℃温度下预热15-30min，然后在500-700℃温度下烧结30-45min，最后在1500-1600℃温度下烧结30-50min，即得成品。
实施例2
一种高性能耐磨复合金属陶瓷材料，由以重量份数的原料组成：黏土10-20份、硅藻土2-8份、纳米级氧化铁5-8份、纳米级氧化铝5-10份、碳化硅晶须2-8份、硫酸钐1-8份、氯化铒(III)六水合物1-5份、氧化锑2-5份、堇青石2-5份、锌化铜5-10份、纳米级氧化钯2-5份、粘胶纤维5-10份、介孔钴酸镍2-8份、去离子水60-150份。
一种高性能耐磨复合金属陶瓷材料的制备方法，具体步骤为：
（1）将黏土、硅藻土、堇青石混合，经过球磨机湿法球磨2-5h后烘干，得混合物A；
（2）将纳米级氧化铁、纳米级氧化铝、碳化硅晶须、硫酸钐、氧化锑、锌化铜混合，经过球磨机湿法球磨1-2h后烘干，得混合物B；
（3）将混合物A、混合物B和去离子水混合，搅拌均匀，得混合液；
（4）然后向混合液中依次加入氯化铒(III)六水合物、纳米级氧化钯、粘胶纤维和介孔钴酸镍，通过球磨机湿法球磨30-50min后烘干；
（5）将上步所得物在200-300℃温度下预热15-30min，然后在500-700℃温度下烧结30-45min，最后在1500-1600℃温度下烧结30-50min，即得成品。
实施例3
一种高性能耐磨复合金属陶瓷材料，由以重量份数的原料组成：黏土15份、硅藻土7份、纳米级氧化铁7份、纳米级氧化铝8份、碳化硅晶须5份、硫酸钐4份、氯化铒(III)六水合物3份、氧化锑2份、堇青石5份、锌化铜9份、纳米级氧化钯3份、粘胶纤维8份、介孔钴酸镍3份、去离子水95份。
一种高性能耐磨复合金属陶瓷材料的制备方法，具体步骤为：
（1）将黏土、硅藻土、堇青石混合，经过球磨机湿法球磨3h后烘干，得混合物A；
（2）将纳米级氧化铁、纳米级氧化铝、碳化硅晶须、硫酸钐、氧化锑、锌化铜混合，经过球磨机湿法球磨1.5h后烘干，得混合物B；
（3）将混合物A、混合物B和去离子水混合，搅拌均匀，得混合液；
（4）然后向混合液中依次加入氯化铒(III)六水合物、纳米级氧化钯、粘胶纤维和介孔钴酸镍，通过球磨机湿法球磨35min后烘干；
（5）将上步所得物在250℃温度下预热25min，然后在650℃温度下烧结40min，最后在1550℃温度下烧结40min，即得成品。
对比例1
一种高性能耐磨复合金属陶瓷材料，由以重量份数的原料组成：黏土15份、硅藻土7份、纳米级氧化铁7份、纳米级氧化铝8份、碳化硅晶须5份、硫酸钐4份、氧化锑2份、堇青石5份、锌化铜9份、纳米级氧化钯3份、粘胶纤维8份、介孔钴酸镍3份、去离子水95份。
一种高性能耐磨复合金属陶瓷材料的制备方法，具体步骤为：
（1）将黏土、硅藻土、堇青石混合，经过球磨机湿法球磨3h后烘干，得混合物A；
（2）将纳米级氧化铁、纳米级氧化铝、碳化硅晶须、硫酸钐、氧化锑、锌化铜混合，经过球磨机湿法球磨1.5h后烘干，得混合物B；
（3）将混合物A、混合物B和去离子水混合，搅拌均匀，得混合液；
（4）然后向混合液中依次加入纳米级氧化钯、粘胶纤维和介孔钴酸镍，通过球磨机湿法球磨35min后烘干；
（5）将上步所得物在250℃温度下预热25min，然后在650℃温度下烧结40min，最后在1550℃温度下烧结40min，即得成品。
对比例2
一种高性能耐磨复合金属陶瓷材料，由以重量份数的原料组成：黏土15份、硅藻土7份、纳米级氧化铁7份、纳米级氧化铝8份、碳化硅晶须5份、硫酸钐4份、氯化铒(III)六水合物3份、氧化锑2份、堇青石5份、锌化铜9份、纳米级氧化钯3份、粘胶纤维8份、去离子水95份。
一种高性能耐磨复合金属陶瓷材料的制备方法，具体步骤为：
（1）将黏土、硅藻土、堇青石混合，经过球磨机湿法球磨3h后烘干，得混合物A；
（2）将纳米级氧化铁、纳米级氧化铝、碳化硅晶须、硫酸钐、氧化锑、锌化铜混合，经过球磨机湿法球磨1.5h后烘干，得混合物B；
（3）将混合物A、混合物B和去离子水混合，搅拌均匀，得混合液；
（4）然后向混合液中依次加入氯化铒(III)六水合物、纳米级氧化钯、粘胶纤维，通过球磨机湿法球磨35min后烘干；
（5）将上步所得物在250℃温度下预热25min，然后在650℃温度下烧结40min，最后在1550℃温度下烧结40min，即得成品。
对实施例1-3和对比例1-2进行性能测试，性能测试结果如表1：其中，对比例1中未添加氯化铒(III)六水合物，对比例2中未添加介孔钴酸镍。
表1 实施例1-3和对比例1-2制备的耐磨复合金属陶瓷材料的性能
项目 高温耐热温度/℃ 高温耐热时间/h 抗弯强度/MPa 韧性评价/KIC
实施例1 3874 765 635 6
实施例2 3955 798 651 6
实施例3 4120 845 655 6
对比例1 1998 289 201 2
对比例2 2011 250 256 2
该耐磨复合金属陶瓷材料通过添加氯化铒(III)六水合物和介孔钴酸镍产生了协同作用，可以有效提高该耐磨复合金属陶瓷材料的耐磨性能，且耐高温性能强，抗弯强度高，韧性更好，大大增加了；另外，该高性能耐磨复合金属陶瓷材料还具有透气性好、环境友好、节约能源的优点。
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 (7)

1.一种高性能耐磨复合金属陶瓷材料，其特征在于，由以重量份数的原料组成：黏土10-20份、硅藻土2-8份、纳米级氧化铁5-8份、纳米级氧化铝5-10份、碳化硅晶须2-8份、硫酸钐1-8份、氯化铒(III)六水合物1-5份、氧化锑2-5份、堇青石2-5份、锌化铜5-10份、纳米级氧化钯2-5份、粘胶纤维5-10份、介孔钴酸镍2-8份、去离子水60-150份。
2.根据权利要求1所述的高性能耐磨复合金属陶瓷材料，其特征在于，由以重量份数的原料组成：黏土15份、硅藻土7份、纳米级氧化铁7份、纳米级氧化铝8份、碳化硅晶须5份、硫酸钐4份、氯化铒(III)六水合物3份、氧化锑2份、堇青石5份、锌化铜9份、纳米级氧化钯3份、粘胶纤维8份、介孔钴酸镍3份、去离子水95份。
3.一种如权利要求1-2任一所述的高性能耐磨复合金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
（1）将黏土、硅藻土、堇青石混合，经过球磨机湿法球磨2-5h后烘干，得混合物A；
（2）将纳米级氧化铁、纳米级氧化铝、碳化硅晶须、硫酸钐、氧化锑、锌化铜混合，经过球磨机湿法球磨1-2h后烘干，得混合物B；
（3）将混合物A、混合物B和去离子水混合，搅拌均匀，得混合液；
（4）然后向混合液中依次加入氯化铒(III)六水合物、纳米级氧化钯、粘胶纤维和介孔钴酸镍，通过球磨机湿法球磨30-50min后烘干；
（5）将上步所得物在200-300℃温度下预热15-30min，然后在500-700℃温度下烧结30-45min，最后在1500-1600℃温度下烧结30-50min，即得成品。
4.根据权利要求3所述的高性能耐磨复合金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）将黏土、硅藻土、堇青石混合，经过球磨机湿法球磨3h后烘干，得混合物A。
5.根据权利要求3所述的高性能耐磨复合金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）将纳米级氧化铁、纳米级氧化铝、碳化硅晶须、硫酸钐、氧化锑、锌化铜混合，经过球磨机湿法球磨1.5h后烘干，得混合物B。
6.根据权利要求3所述的高性能耐磨复合金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）然后向混合液中依次加入氯化铒(III)六水合物、纳米级氧化钯、粘胶纤维和介孔钴酸镍，通过球磨机湿法球磨35min后烘干。
7.根据权利要求3所述的高性能耐磨复合金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）将上步所得物在250℃温度下预热25min，然后在650℃温度下烧结40min，最后在1550℃温度下烧结40min，即得成品。
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