CN106978562A - 一种含铬的氧化铝材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种含铬的氧化铝材料，所述的氧化铝材料是通过在氧化铝材料中掺杂金属铬而得。氧化铝陶瓷相与金属铬之间的润湿性并不好，但金属铬粉表面极易生成一层致密的氧化铬膜。这层膜很稳定，在干燥的氢气中加热到一定高温也不会还原成金属铬。在制作含铬的氧化铝材料时，通过铬表面的氧化铬和氧化铝生成固溶体，以降低它们表面之间的界面能来改善润湿性，使金属相和陶瓷相之间产生结合。

Description

一种含铬的氧化铝材料
技术领域
本发明涉及一种陶瓷材料，具体涉及到一种含铬的氧化铝材料及其制备方法。
技术背景
氧化铝陶瓷作为先进陶瓷中应用最广的一种材料，伴随着整个行业的发展呈现以下发展趋势：（1）技术装备水平将快速提高：计算机技术和数字化控制技术的发展促进了先进陶瓷材料工业的技术进步和快速发展，诸如自动控制连续烧结窑炉、大功率大容量研磨设备、高性能制粉造粒设备等净压成型设备等先进的成套设备有利地推动了行业整体水平的提高，同时在生产效率、产品质量等方面也都明显改善;（2）产品质量水平不断提高：国内微晶氧化铝陶瓷制品从无到有，产业规模从小到大，产品质量从低到较高，经历了一个快速发展的历程;（3）产业规模将迅速扩大：微晶氧化铝陶瓷制品作为其它行业或领域的基础材料，受着其它行业发展水平的影响和限制。从氧化铝陶瓷的应用情况看，应用范围越来越宽，用量越来越大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种含铬的氧化铝材料，还提供了所述氧化铝陶瓷材料的制备方法。
为实现上述目的，所采取的技术方案：
一种含铬的氧化铝材料，由以下重量百分比的组分组成：氧化铝70~90%，铬10~30%。
优选地，所述氧化铝陶瓷还可以掺杂有氧化钼，按所述氧化铝陶瓷总重量100%计，其含量为0.5%~2.5%。
本发明还提供了上述所述的含铬的氧化铝材料的制备方法，所述方法为将金属铬掺杂进氧化铝粉料中。
优选地，氧化钼通过高速纳米磨与氧化铝粉料充分混合。
优选地，金属铬与含有氧化钼的氧化铝粉料在硬合金球磨桶内充份混合，混合介质为有机溶剂。
优选地，所述的有机溶剂为无水乙醇。
优选地，混合料经烘干后，过100目筛，再在每500g料中加入3%石蜡汽油溶液和2~3ml的油酸，再经干燥后过55目筛。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种含铬的氧化铝陶瓷，通过金属铬表面生产的一层致密的氧化铬层，与氧化铝生产固溶体，以降低它们表面之间的界面能来改善润湿性，使金属相和陶瓷相之间产生结合；并添加了氧化钼作为生长抑制剂，由于氧化钼与氧化铝生成尖晶石而富集在晶界上，阻值了晶界移动，从而达到抑制晶粒长大的目的，有助于提高金属陶瓷的机械强度，从而提高氧化铝陶瓷的耐腐蚀性、耐磨性、抗冲刷性。
具体实施方式
为了更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
本发明所述氧化铝材料的一种实施例，所述的材料是通过在氧化铝粉中掺杂金属铬而得，按所述氧化铝材料总重量100%计，所述的金属铬含量为30%，氧化铝70%。
上述含铬的氧化铝材料的制备方法的一种实施例，所述方法包括以下步骤：
将氧化铝与金属铬在合金球磨筒在进行球磨50小时，无水酒精为介质，球料比为4:1；
将混合料经烘干后过100目筛；
每500克粉料加入3%石蜡汽油溶液和2ml的油酸，再经干燥后过55目筛；
所得粉料在100MPA压力下干压成型，根据制品尺寸大小，在钼丝炉中进行脱蜡，400℃保温2~4小时，900℃保温3~6小时。然后在真空炉中烧结成型，温度1630℃，保温30分钟。制得陶瓷密度为4.56g/cm3。
实施例2
本发明所述氧化铝材料的一种实施例，所述的材料是通过在氧化铝粉中掺杂金属铬而得，按所述氧化铝材料总重量100%计，所述的金属铬含量为10%，氧化铝90%。
上述含铬的氧化铝材料的制备方法的一种实施例，所述方法包括以下步骤：
将氧化铝与金属铬在合金球磨筒在进行球磨50小时，无水酒精为介质，球料比为4:1；
将混合料经烘干后过100目筛；
每500克粉料加入3%石蜡汽油溶液和2ml的油酸，再经干燥后过55目筛；
所得粉料在100MPA压力下干压成型，根据制品尺寸大小，在钼丝炉中进行脱蜡，400℃保温2~4小时，900℃保温3~6小时。然后在真空炉中烧结成型，温度1630℃，保温30分钟。制得陶瓷密度为6.01g/cm3.
实施例3
本发明所述氧化铝材料的一种实施例，所述的材料是通过在氧化铝粉中掺杂金属铬而得，按所述氧化铝材料总重量100%计，所述的金属铬含量为28%，氧化铝72%。
上述含铬的氧化铝材料的制备方法的一种实施例，所述方法包括以下步骤：
将氧化铝与金属铬在合金球磨筒在进行球磨50小时，无水酒精为介质，球料比为4:1；
将混合料经烘干后过100目筛；
每500克粉料加入3%石蜡汽油溶液和2ml的油酸，再经干燥后过55目筛；
所得粉料在100MPA压力下干压成型，根据制品尺寸大小，在钼丝炉中进行脱蜡，400℃保温2~4小时，900℃保温3~6小时。然后在真空炉中烧结成型，温度1630℃，保温30分钟。制得陶瓷密度为5.92g/cm3。
实施例4
本发明所述氧化铝材料的一种实施例，所述的材料是通过在掺有氧化钼的氧化铝粉中掺杂金属铬而得，按所述氧化铝陶瓷材料总重量100%计，所述的金属铬含量为25%，氧化铝75%。氧化钼占陶瓷材料重量的0.5%
上述含铬的氧化铝材料的制备方法的一种实施例，所述方法包括以下步骤：
将氧化铝与金属铬在合金球磨筒在进行球磨50小时，无水酒精为介质，球料比为4:1；
将混合料经烘干后过100目筛；
每500克粉料加入3%石蜡汽油溶液和2ml的油酸，再经干燥后过55目筛；
所得粉料在100MPA压力下干压成型，根据制品尺寸大小，在钼丝炉中进行脱蜡，400℃保温2~4小时，900℃保温3~6小时。然后在真空炉中烧结成型，温度1630℃，保温30分钟。制得陶瓷密度为5.90g/cm3。
实施例5
本发明所述氧化铝材料的一种实施例，所述的材料是通过在掺有氧化钼的氧化铝粉中掺杂金属铬而得，按所述氧化铝陶瓷材料总重量100%计，所述的金属铬含量为25%，氧化铝75%。氧化钼占材料重量的1.5%
上述含铬的氧化铝材料的制备方法的一种实施例，所述方法包括以下步骤：
将氧化铝与金属铬在合金球磨筒在进行球磨50小时，无水酒精为介质，球料比为4:1；
将混合料经烘干后过100目筛；
每500克粉料加入3%石蜡汽油溶液和2ml的油酸，再经干燥后过55目筛；
所得粉料在100MPA压力下干压成型，根据制品尺寸大小，在钼丝炉中进行脱蜡，400℃保温2~4小时，900℃保温3~6小时。然后在真空炉中烧结成型，温度1630℃，保温30分钟。制得陶瓷密度为5.96g/cm3。
实施例6
本发明所述氧化铝材料的一种实施例，所述的材料是通过在掺有氧化钼的氧化铝粉中掺杂金属铬而得，按所述氧化铝陶瓷材料总重量100%计，所述的金属铬含量为25%，氧化铝75%。氧化钼占陶瓷材料重量的2.5%
上述含铬的氧化铝材料的制备方法的一种实施例，所述方法包括以下步骤：
将氧化铝与金属铬在合金球磨筒在进行球磨50小时，无水酒精为介质，球料比为4:1；
将混合料经烘干后过100目筛；
每500克粉料加入3%石蜡汽油溶液和2ml的油酸，再经干燥后过55目筛；
所得粉料在100MPA压力下干压成型，根据制品尺寸大小，在钼丝炉中进行脱蜡，400℃保温2~4小时，900℃保温3~6小时。然后在真空炉中烧结成型，温度1630℃，保温30分钟。制得陶瓷密度为5.98g/cm3。
比较实施例
比较实施例为现代技术中常见的陶瓷材料。
具体为纳米氧化铝粉进行球磨分散，成型后烧结，一般强度在300-305之间。
实施例7
本实施例对采用本发明的实施例1-6方法所制备的材料进行测试，并与比较实施例的材料进行对比，对比结果如表1。
本实施例采用的性能测试方法如下：
（1）抗弯强度采用GB/T6569-2006精细陶瓷弯曲强度试验方法；
(2) 断裂韧性采用GB/T23806-2009精细陶瓷断裂韧性试验方法和单边预裂纹梁(SEPB)法；
(3) 硬度采用GB/T16534-2009精细陶瓷室温硬度试验方法；
(4) 耐水蒸汽性能：300℃、86bar的高压釜中进行9天测试；
(5)化学稳定性测试：分别在质量浓度为37％HCl、质量浓度为50％H3PO4以及10M
NaOH中测试，各在70℃时进行30天。
表1为实施例1~6陶瓷材料与比较实施例陶瓷材料的性能对比。
由表1可以看出，本发明所的提供的材料的物理性能有所提高，都能满足高性能工程陶瓷材料的理化性能需求，并且添加氧化钼粉末可以提高材料的硬度和强度，强度在氧化钼添加量为1.5%时达到顶峰，硬度随氧化钼的添加量的增加有小幅度的增加。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明做了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种含铬的氧化铝材料，其特征在于，所述的氧化铝材料是通过氧化铝粉体中掺杂金属铬而得。
2.根据权利要求1所述的一种含铬的氧化铝材料，其特征在于，按所述的一种含金属铬的氧化铝材料由以下重量百分比的组分组成：氧化铝70~90%，铬10~30%。
3.根据权利要求1或2所述的一种含铬的氧化铝材料，其特征在于，所述的一种含铬的氧化铝材料还掺杂氧化钼，按所述的一种含铬的氧化铝材料总重量100%计，其掺杂量为0.5~2.5%。
4.根据权利要求1所述的一种含铬的氧化铝材料的制备方法，其特征在于，所述方法是将金属铬掺杂到氧化铝粉料中，从而制备得到所述的含铬的氧化铝材料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，掺杂时使用有机溶剂在球磨筒中进行混合。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂为无水酒精。
7.根据权利要求1所述的氧化铝材料，其特征在于，能通过添加氧化钼提高氧化铝材料的机械强度。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于先将氧化钼与氧化铝粉料混合均匀，然后再掺杂金属铬，从而制得所述的一种含铬的氧化铝材料。
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