CN107117947A - 一种高耐磨耐高温陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高耐磨耐高温陶瓷及其制备方法，所述高耐磨耐高温陶瓷按重量份数计，包括三氧化二铝50‑95份，碳化钛20‑50份，氮化锆10‑30份，氮化硅1.2‑2.5份，石蜡10‑15份，油酸0.2‑0.6份。本发明的高耐磨耐高温陶瓷，在氧化铝的基础上添加了耐高温耐磨的碳化钛和氮化锆成分，具有高强度、高耐磨、耐高温等性能。适用于研磨材、切削材等各种机械部件及高温环境下使用的坩埚、耐火炉管等器件，本发明的制造工艺简单，易于实现。

Description

一种高耐磨耐高温陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷技术领域，尤其涉及一种高耐磨耐高温陶瓷及其制备方法。
背景技术
氧化铝陶瓷是电子陶瓷的主要门类，也是真空开光、真空电容器的主导产品之一。氧化铝具有较高的导热率、高熔点、高绝缘、低介电常数、低介质损耗以及良好的封装工艺，适应性等特点，广泛用于微波电真空、微电子，也是大功率IC、H2C半导体器件，大功率微波电真空器件，核动力中一直是制备需求高导热元器件的重要陶瓷材料。目前，关于氧化铝陶瓷的研究已经很多，如专利CN 103342544A公开了一种制备多孔氧化铝陶瓷的方法，用于制造隔热陶瓷材料；专利CN 103073269A公开了一种氧化铝陶瓷，它包括96～99.5份三氧化二铝、0.2～1份氧化镁、0.1～2份三氧化二钇、12～14份石蜡、0.2～0.7份油酸；专利CN103073271A公开了一种高耐磨耐高温陶瓷，按重量份数计，它包括90～95份三氧化二铝、2～5份碳酸钙、1～3份高岭土、1.2～2.5份硅微粉、10～15份石蜡及0.2～0.6份油酸。但是，所制备的陶瓷在耐磨、耐高温等性能方面不够理想，生产的氧化铝陶瓷合格率低。因此，有必要多氧化铝陶瓷作进一步的研究，使其具有理想的耐磨和耐高温性能。
发明内容
本发明正是为了克服上述不足，提供一种生产工艺简单的高耐磨耐高温陶瓷及其制备方法，该陶瓷在耐磨和耐高温性能方面相比于现有技术有很大的提升，能够满足生产的需要。
为达到此发明目的，本发明所采用的技术方案如下：
一方面，本发明提供了一种高耐磨耐高温陶瓷，它包括如下重量份数的组分：
作为优选方案，本发明提供了一种高耐磨耐高温陶瓷，包括如下重量份数的组分：
本发明所述的陶瓷，三氧化二铝的重量份数为50-95份，如60、65、70、75、80或85份，优选为60-80份；碳化钛的重量份数为20-50份，如25份、30份、35份、40份、45份或48份，优选为30-40份，碳化钛是典型的过渡金属碳化物，它的键型是由离子键、共价键和金属键混合在同一晶体结构中，因此碳化钛具有许多独特的性能，碳化钛具有高硬度、高熔点、耐磨损以及导电性等基本特点；氮化锆的重量份数为10-30份，如15份、18份、20份、25份或28份，优选为20-30份，氮化锆化学性质不活泼，高熔点、高电阻率、高折射率和低热膨胀系数的性质，使它成为重要的耐高温材料、陶瓷绝缘材料和陶瓷遮光剂；氮化硅的重量份数为1.2-2.5份，如1.5份、1.8份、2.0份、2.2份或2.4份，优选为1.2-2份；石蜡的重量份数为10-15份，如12份、13份、14份或14.5份，优选为12-14份；油酸的重量份数为0.2-0.6份，如0.3份、0.4份、0.45份、0.5份或0.55份，优选为0.4-0.6份。
所述高耐磨耐高温陶瓷材料是指所述陶瓷材料的的耐磨度高达5度，且最高能够承受1150℃的高温而性能不变。
进一步地，其还包括氧化铬，所述的氧化铬按重量份数计为0.2～2份，如0.5份、0.6份、0.8份、1.0份或1.1份，优选为0.5～1.2份。
所述氮化锆与氮化硅的质量比为10-15:1，如10.5:1、11:1、12:1、13:1、14:1或14.5:1等。
所述三氧化二铝与碳化钛的质量比为2-3:1，如2.1:1、2.2:1、2.3:1、2.4:1、2.5:1、2.6:1、2.7:1或2.9:1等。
另一方面，本发明还提供了所述陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
1)将配方量的三氧化二铝、碳化硅、氮化锆和氮化硅配料后进行球磨、混料、粉碎；
2)将配方量的石蜡、油酸加热至110～130℃至熔化，如115℃、118℃、120℃、122℃、125℃或128℃等；
3)将步骤1)中的原料去水后加入步骤2)制得的石蜡和油酸，混合均匀后采用热压铸成型；
4)排蜡、烧成即得成品。
其中，步骤1)所述粉碎后组分的粒度为300～400目，如320目、330目、340目、350目、360目或380目等。
步骤3)所述热压铸成型的操作条件为：压力为0.5MP，温度为60～70℃，如62℃、63℃、65℃、67℃或69℃等。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的高耐磨耐高温陶瓷，采用特殊最佳的原料配方，从而具有高强度、高耐磨、耐高温等性能。适用于研磨材、切削材等各种机械部件及高温环境下使用的坩埚、耐火炉管等器件。本发明的制造工艺简单，易于实现。
具体实施方式
实施例1
一种高耐磨耐高温陶瓷，按重量份数包括如下组分：
上述高耐磨耐高温陶瓷的制备方法包括如下步骤：
1、将三氧化二铝、碳化钛、氮化锆、氧化铬和氮化硅按配方量配料后进行球磨、混料、粉碎至300～400目。
2、将配方量的石蜡、油酸加热至110～130℃至熔化。
3、将步骤1中的原料去水后向其中加入步骤2中的熔化的石蜡和油酸，混合均匀后采用热压铸在0.5MP、60～70℃条件下成型。
4、排蜡、烧成即得成品。
实施例2
一种高耐磨耐高温陶瓷，按重量份数包括如下组分：
上述高耐磨耐高温陶瓷的制备方法包括如下步骤：
1、将三氧化二铝、碳化钛、氧化铬和氮化硅按配方量配料后进行球磨、混料、粉碎至300～400目。
2、将配方量的石蜡、油酸加热至110～130℃至熔化。
3、将步骤1中的原料去水后向其中加入步骤2中的熔化的石蜡和油酸，混合均匀后采用热压铸在0.5MP、60～70℃条件下成型。
4、排蜡、烧成即得成品。
实施例3
一种高耐磨耐高温陶瓷，按重量份数包括如下组分：
上述高耐磨耐高温陶瓷的制备方法包括如下步骤：
1、将三氧化二铝、碳化钛、氮化锆、氧化铬和氮化硅按配方量配料后进行球磨、混料、粉碎至300～400目。
2、将配方量的石蜡、油酸加热至110～130℃至熔化。
3、将步骤1中的原料去水后向其中加入步骤2中的熔化的石蜡和油酸，混合均匀后采用热压铸在0.5MP、60～70℃条件下成型。
4、排蜡、烧成即得成品。
实施例4
一种高耐磨耐高温陶瓷，它包括如下重量份数的组分：
上述高耐磨耐高温陶瓷的制备方法包括如下步骤：
1、将三氧化二铝、碳化钛、氮化锆和氮化硅按配方量配料后进行球磨、混料、粉碎至300～400目。
2、将配方量的石蜡、油酸加热至110～130℃至熔化。
3、将步骤1中的原料去水后向其中加入步骤2中的熔化的石蜡和油酸，混合均匀后采用热压铸在0.5MP、60～70℃条件下成型。
4、排蜡、烧成即得成品。
实施例5
除氮化锆的质量为10kg，氮化硅的质量为1kg，三氧化二铝的质量为90kg，碳化钛的质量为45kg外，其余与实施例4相同。
实施例6
除氮化锆的质量为15kg，氮化硅的质量为1kg，三氧化二铝的质量为90kg，碳化钛的质量为30kg外，其余与实施例4相同。
实施例7
除氮化锆的质量为12kg，氮化硅的质量为1kg，三氧化二铝的质量为90kg，碳化钛的质量为40kg外，其余与实施例4相同。
对比例1
除将氮化锆替换为氧化锆外，其余与实施例4相同。
对比例2
除将氮化硅提华为硅微粉外，其余与实施例4相同。
对比例3
一种高耐磨耐高温陶瓷，按重量份数由如下组分制备得到：
其制备方法与实施例4所述的制备方法相同。
对比例4
一种高耐磨耐高温陶瓷，按重量份数由如下组分制备得到：
其制备方法与实施例4所述的制备方法相同。
耐磨度试验
将本发明实施例1-7、对比例1-4及CN 103073271A中实施例1-4(作为对比例5-8)制得的陶瓷进行耐磨度试验，测得的耐磨度如表1所示：
表1
从表1可以看出，本发明的陶瓷材料相比于现有技术，其耐磨性显著提升。
另外，测试表明，本发明的陶瓷最高能承受1150℃的温度，而保持性能不变，对比例制得的陶瓷最高能承受850℃的温度，可见本发明的陶瓷材料耐高温性质显著。
本发明所述耐磨度及耐高温性均是由材料领域的一般测试得到，本领域的技术人员可轻易获知测量方法。
上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (8)

1.一种高耐磨耐高温陶瓷，其特征在于，按重量份数由如下组分制备得到：
2.根据权利要求1所述的高耐磨耐高温陶瓷，其特征在于，按重量份数由如下组分制备得到：
3.根据权利要求1或2所述的高耐磨耐高温陶瓷，其特征在于，还包括氧化铬，所述氧化铬按重量份数计为0.2～2份，优选为0.5～1.2份。
4.根据权利要求1-3之一所述的高耐磨耐高温陶瓷，其特征在于，所述氮化锆与氮化硅的质量比为10-15:1。
5.根据权利要求1-4之一所述的高耐磨耐高温陶瓷，其特征在于，所述三氧化二铝与碳化钛的质量比为2-3:1。
6.一种权利要求1-5之一所述的高耐磨耐高温陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将配方量的三氧化二铝、碳化硅、氮化锆和氮化硅配料后进行球磨、混料、粉碎；
2)将配方量的石蜡、油酸加热至110～130℃至熔化；
3)将步骤1)中的原料去水后加入步骤2)制得的石蜡和油酸，混合均匀后采用热压铸成型；
4)排蜡、烧成即得成品。
7.根据权利要求6所述的高耐磨耐高温陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤1)所述粉碎后组分的粒度为300～400目。
8.根据权利要求6或7所述的高耐磨耐高温陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤3)所述热压铸成型的操作条件为：压力为0.5MP，温度为60～70℃。
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