CN107540341A - 一种耐磨的特种陶瓷及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐磨的特种陶瓷，由以下原料按照重量份组成：环氧树脂10‑15份、氧化铝5‑9份、纳米二氧化硅1.5‑3份、石蜡2‑4份、增塑剂0.5‑1.2份、氧化锆4‑8份、重晶石8‑16份、电解石6‑14份、石墨烯2‑5份、陶土18‑25份、耐磨剂3‑5份、动物骨2‑4份、丝素蛋白2‑6份、淀粉0.5‑1份、椰子壳0.5‑1.5份和海藻多糖1‑2份。本发明还公布了该陶瓷的制备方法。本发明将动物骨发酵再与其他组分混合得到原料，将原料进行超细粉碎再加入丝素蛋白、海藻多糖和淀粉进行烧结，得到的成品细腻性、耐磨性和致密性好，耐磨剂还可以增加陶瓷的表面光滑性、耐磨性和耐热性，满足人们的使用需求。

Description

一种耐磨的特种陶瓷及其制备方法

技术领域

本发明涉及陶瓷刀具领域，具体是一种耐磨的特种陶瓷。

背景技术

陶瓷制品由于具有非常优良的耐急冷急热性和绝热性能，不仅在高科技领域(如航天器的绝热保护瓦、导弹天线保护罩、多晶硅提炼和铸锭用坩埚等)已得到广泛应用，而且在加工业得到了大力发展。随着高新技术的发展，机械加工业对刀具材料提出了更为严格而苛刻的要求，现在需要加工硬度更高的材料、需要更高的切削效率、加工精度也要求高了，这就要求提高刀具的性能，传统的高速钢等切削材料硬度不够，而且浪费稀缺的钼、镍等资源，因此陶瓷刀具应运而生。陶瓷切削工具具备了高硬度、高密度、耐高温，抗磁化、抗氧化、耐腐蚀性强、化学稳定性好等特点，但是还是存在易碎、抗磨性能有限等缺点，因此具有高耐磨性的陶瓷刀具具有广阔的应用市场。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐磨的特种陶瓷，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：

一种耐磨的特种陶瓷，由以下原料按照重量份组成：环氧树脂10-15份、氧化铝5-9份、纳米二氧化硅1.5-3份、石蜡2-4份、增塑剂0.5-1.2份、氧化锆4-8份、重晶石8-16 份、电解石6-14份、石墨烯2-5份、陶土18-25份、耐磨剂3-5份、动物骨2-4份、丝素蛋白2-6份、淀粉0.5-1份、椰子壳0.5-1.5份和海藻多糖1-2份，耐磨剂包括氮化硅、氮化铝、氮化钛、氧化铪、硅烷偶联剂、氮化银、碳化硅、聚丙烯酸酯、乙醇和水。

作为本发明进一步的方案：动物骨采用牛骨、羊骨、猪骨和驴骨中的至少一种，淀粉采用大豆淀粉、玉米淀粉、绿豆淀粉和红薯淀粉中的一种或者几种的混合物。

作为本发明进一步的方案：环氧树脂采用缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂和脂环族环氧树脂中的一种或者几种的混合物。

所述耐磨的特种陶瓷的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将动物骨倒入盛有清水的锅中并且在90-100摄氏度下蒸煮20-40分钟，将动物骨取出并且用清水冲洗2-4次，将冲洗后的动物骨粉碎并且过50-80目筛，得到动物骨料，将动物骨料倒入清水中并且加入蔗糖和沼气液，用60-90rpm的转速搅拌30-45分钟，搅拌结束后用保鲜膜密封并且在避光处发酵8-12天，将发酵产物过滤并且收集滤饼，将滤饼烘干并且粉碎至120-150目，得到骨发酵产物；

步骤二，将重晶石、电解石和陶土放入煅烧炉中煅烧1.5-3小时，煅烧温度400-500摄氏度，得到煅烧产物；

步骤三，将氧化铝、氧化锆、石墨烯和椰子壳放入球磨罐中直接干混3-5小时，得到第一混合颗粒；

步骤四，将石蜡加热制备成液体石蜡，环氧树脂加热制备成熔融环氧树脂，将液体石蜡、熔融环氧树脂和适量去离子水加入第一混合颗粒中并且用混合搅拌机进行混炼，混合成泥状，送入球磨机中球磨2-3小时，干燥后送入煅烧炉中，在800-900摄氏度下煅烧 1-2小时，取出粉碎并且过300目筛，得到第二混合颗粒；

步骤五，将骨发酵产物、煅烧产物、第二混合颗粒、纳米二氧化硅、增塑剂和耐磨剂同时放入球磨机中，以3000-5000rpm高速球磨0.5-2小时，得到复合超细粉；

步骤六，将丝素蛋白、海藻多糖和淀粉加入复合超细粉中并且采用喷雾法加入适量的去离子水，搅拌均匀后投入到挤压机中，挤压得到初坯；

步骤七，将初坯在常压和920-1050摄氏度的环境下煅烧1-3小时，得到干坯，将干坯在1600-1680摄氏度下热压，热压压力为24-30MPa，热压时间为45-70分钟，即可得到成品。

作为本发明进一步的方案：步骤二中煅烧时采用氮气氛围包围。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明原料来源广泛，生产设备投资低，适用于规模化的工业生产；本发明将动物骨发酵再与其他组分混合得到原料，将原料进行超细粉碎再加入丝素蛋白、海藻多糖和淀粉进行烧结，得到的成品细腻性、耐磨性和致密性好，耐磨剂还可以增加陶瓷的表面光滑性、耐磨性和耐热性，满足人们的使用需求。

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

一种耐磨的特种陶瓷，由以下原料按照重量份组成：环氧树脂10份、氧化铝5份、纳米二氧化硅1.5份、石蜡2份、增塑剂0.5份、氧化锆4份、重晶石8份、电解石6份、石墨烯2份、陶土18份、耐磨剂3份、牛骨2份、丝素蛋白2份、大豆淀粉0.5份、椰子壳0.5份和海藻多糖1份，耐磨剂包括氮化硅、氮化铝、氮化钛、氧化铪、硅烷偶联剂、氮化银、碳化硅、聚丙烯酸酯、乙醇和水。

所述耐磨的特种陶瓷的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将牛骨倒入盛有清水的锅中并且在90摄氏度下蒸煮28分钟，将牛骨取出并且用清水冲洗3次，将冲洗后的牛骨粉碎并且过50目筛，得到牛骨料，将牛骨料倒入清水中并且加入蔗糖和沼气液，用75rpm的转速搅拌35分钟，搅拌结束后用保鲜膜密封并且在避光处发酵8天，将发酵产物过滤并且收集滤饼，将滤饼烘干并且粉碎至120目，得到骨发酵产物；

步骤二，将重晶石、电解石和陶土放入煅烧炉中煅烧1.5小时，煅烧温度440摄氏度，得到煅烧产物；

步骤三，将氧化铝、氧化锆、石墨烯和椰子壳放入球磨罐中直接干混3小时，得到第一混合颗粒；

步骤四，将石蜡加热制备成液体石蜡，环氧树脂加热制备成熔融环氧树脂，将液体石蜡、熔融环氧树脂和适量去离子水加入第一混合颗粒中并且用混合搅拌机进行混炼，混合成泥状，送入球磨机中球磨2小时，干燥后送入煅烧炉中，在835摄氏度下煅烧1小时，取出粉碎并且过300目筛，得到第二混合颗粒；

步骤五，将骨发酵产物、煅烧产物、第二混合颗粒、纳米二氧化硅、增塑剂和耐磨剂同时放入球磨机中，以3600rpm高速球磨1小时，得到复合超细粉；

步骤六，将丝素蛋白、海藻多糖和大豆淀粉加入复合超细粉中并且采用喷雾法加入适量的去离子水，搅拌均匀后投入到挤压机中，挤压得到初坯；

步骤七，将初坯在常压和950摄氏度的环境下煅烧2小时，得到干坯，将干坯在1640摄氏度下热压，热压压力为27MPa，热压时间为60分钟，即可得到成品。

实施例2

一种耐磨的特种陶瓷，由以下原料按照重量份组成：缩水甘油醚类环氧树脂12份、氧化铝8份、纳米二氧化硅2.5份、石蜡3份、增塑剂0.9份、氧化锆6份、重晶石14 份、电解石12份、石墨烯4份、陶土22份、耐磨剂4份、动物骨3份、丝素蛋白4.5份、淀粉0.8份、椰子壳1份和海藻多糖1.5份，耐磨剂包括氮化硅、氮化铝、氮化钛、氧化铪、硅烷偶联剂、氮化银、碳化硅、聚丙烯酸酯、乙醇和水。

所述耐磨的特种陶瓷的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将动物骨倒入盛有清水的锅中并且在98摄氏度下蒸煮28分钟，将动物骨取出并且用清水冲洗4次，将冲洗后的动物骨粉碎并且过70目筛，得到动物骨料，将动物骨料倒入清水中并且加入蔗糖和沼气液，用80rpm的转速搅拌40分钟，搅拌结束后用保鲜膜密封并且在避光处发酵10天，将发酵产物过滤并且收集滤饼，将滤饼烘干并且粉碎至135目，得到骨发酵产物；

步骤二，将重晶石、电解石和陶土放入煅烧炉中煅烧2小时，煅烧温度480摄氏度，得到煅烧产物；

步骤三，将氧化铝、氧化锆、石墨烯、动物骨和椰子壳放入球磨罐中直接干混5小时，得到第一混合颗粒；

步骤四，将石蜡加热制备成液体石蜡，缩水甘油醚类环氧树脂加热制备成熔融缩水甘油醚类环氧树脂，将液体石蜡、熔融缩水甘油醚类环氧树脂和适量去离子水加入第一混合颗粒中并且用混合搅拌机进行混炼，混合成泥状，送入球磨机中球磨3小时，干燥后送入煅烧炉中，在860摄氏度下煅烧1.5小时，取出粉碎并且过300目筛，得到第二混合颗粒；

步骤五，将骨发酵产物、煅烧产物、第二混合颗粒、纳米二氧化硅、增塑剂和耐磨剂同时放入球磨机中，以4500rpm高速球磨1.5小时，得到复合超细粉；

步骤六，将丝素蛋白、海藻多糖和淀粉加入复合超细粉中并且采用喷雾法加入适量的去离子水，搅拌均匀后投入到挤压机中，挤压得到初坯；

步骤七，将初坯在常压和1020摄氏度的环境下煅烧3小时，得到干坯，将干坯在1660 摄氏度下热压，热压压力为28MPa，热压时间为60分钟，即可得到成品。

实施例3

一种耐磨的特种陶瓷，由以下原料按照重量份组成：环氧树脂15份、氧化铝9份、纳米二氧化硅3份、石蜡4份、增塑剂1.2份、氧化锆8份、重晶石16份、电解石14份、石墨烯5份、陶土25份、耐磨剂5份、动物骨4份、丝素蛋白6份、淀粉1份、椰子壳 1.5份和海藻多糖2份，耐磨剂包括氮化硅、氮化铝、氮化钛、氧化铪、硅烷偶联剂、氮化银、碳化硅、聚丙烯酸酯、乙醇和水。动物骨采用牛骨、羊骨、猪骨和驴骨的混合物，淀粉采用大豆淀粉、玉米淀粉、绿豆淀粉和红薯淀粉的混合物。环氧树脂采用缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂和脂环族环氧树脂的混合物。

所述耐磨的特种陶瓷的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将动物骨倒入盛有清水的锅中并且在100摄氏度下蒸煮35分钟，将动物骨取出并且用清水冲洗4次，将冲洗后的动物骨粉碎并且过60目筛，得到动物骨料，将动物骨料倒入清水中并且加入蔗糖和沼气液，用90rpm的转速搅拌45分钟，搅拌结束后用保鲜膜密封并且在避光处发酵12天，将发酵产物过滤并且收集滤饼，将滤饼烘干并且粉碎至150目，得到骨发酵产物；

步骤二，将重晶石、电解石和陶土放入煅烧炉中在氮气氛围下煅烧3小时，煅烧温度 500摄氏度，得到煅烧产物；

步骤三，将氧化铝、氧化锆、石墨烯、动物骨和椰子壳放入球磨罐中直接干混5小时，得到第一混合颗粒；

步骤四，将石蜡加热制备成液体石蜡，环氧树脂加热制备成熔融环氧树脂，将液体石蜡、熔融环氧树脂和适量去离子水加入第一混合颗粒中并且用混合搅拌机进行混炼，混合成泥状，送入球磨机中球磨3小时，干燥后送入煅烧炉中，在900摄氏度下煅烧2小时，取出粉碎并且过300目筛，得到第二混合颗粒；

步骤五，将骨发酵产物、煅烧产物、第二混合颗粒、纳米二氧化硅、增塑剂和耐磨剂同时放入球磨机中，以4200rpm高速球磨2小时，得到复合超细粉；

步骤六，将丝素蛋白、海藻多糖和淀粉加入复合超细粉中并且采用喷雾法加入适量的去离子水，搅拌均匀后投入到挤压机中，挤压得到初坯；

步骤七，将初坯在常压和1050摄氏度的环境下煅烧3小时，得到干坯，将干坯在1680 摄氏度下热压，热压压力为30MPa，热压时间为70分钟，即可得到成品。

动物骨进行发酵得到骨发酵产物，将骨发酵产物与其他产物混合得到原料，本发明粉碎原料得到超细粉体，保证了粉体的尺寸，同时加入丝素蛋白、海藻多糖和淀粉，增加了陶瓷的细腻和致密性，增加了耐磨性，耐磨剂可以增加陶瓷的表面光滑性、耐磨性和耐热性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种耐磨的特种陶瓷，其特征在于，由以下原料按照重量份组成：环氧树脂10-15份、氧化铝5-9份、纳米二氧化硅1.5-3份、石蜡2-4份、增塑剂0.5-1.2份、氧化锆4-8份、重晶石8-16份、电解石6-14份、石墨烯2-5份、陶土18-25份、耐磨剂3-5份、动物骨2-4份、丝素蛋白2-6份、淀粉0.5-1份、椰子壳0.5-1.5份和海藻多糖1-2份，耐磨剂包括氮化硅、氮化铝、氮化钛、氧化铪、硅烷偶联剂、氮化银、碳化硅、聚丙烯酸酯、乙醇和水。

2.根据权利要求1所述的耐磨的特种陶瓷，其特征在于，所述动物骨采用牛骨、羊骨、猪骨和驴骨中的至少一种，淀粉采用大豆淀粉、玉米淀粉、绿豆淀粉和红薯淀粉中的一种或者几种的混合物。

3.根据权利要求1或2所述的耐磨的特种陶瓷，其特征在于，所述环氧树脂采用缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂和脂环族环氧树脂中的一种或者几种的混合物。

4.一种如权利要求1-3任一所述的耐磨的特种陶瓷的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一，将动物骨倒入盛有清水的锅中并且在90-100摄氏度下蒸煮20-40分钟，将动物骨取出并且用清水冲洗2-4次，将冲洗后的动物骨粉碎并且过50-80目筛，得到动物骨料，将动物骨料倒入清水中并且加入蔗糖和沼气液，用60-90rpm的转速搅拌30-45分钟，搅拌结束后用保鲜膜密封并且在避光处发酵8-12天，将发酵产物过滤并且收集滤饼，将滤饼烘干并且粉碎至120-150目，得到骨发酵产物；

步骤二，将重晶石、电解石和陶土放入煅烧炉中煅烧1.5-3小时，煅烧温度400-500摄氏度，得到煅烧产物；

步骤三，将氧化铝、氧化锆、石墨烯和椰子壳放入球磨罐中直接干混3-5小时，得到第一混合颗粒；

步骤四，将石蜡加热制备成液体石蜡，环氧树脂加热制备成熔融环氧树脂，将液体石蜡、熔融环氧树脂和适量去离子水加入第一混合颗粒中并且用混合搅拌机进行混炼，混合成泥状，送入球磨机中球磨2-3小时，干燥后送入煅烧炉中，在800-900摄氏度下煅烧1-2小时，取出粉碎并且过300目筛，得到第二混合颗粒；

步骤五，将骨发酵产物、煅烧产物、第二混合颗粒、纳米二氧化硅、增塑剂和耐磨剂同时放入球磨机中，以3000-5000rpm高速球磨0.5-2小时，得到复合超细粉；

步骤六，将丝素蛋白、海藻多糖和淀粉加入复合超细粉中并且采用喷雾法加入适量的去离子水，搅拌均匀后投入到挤压机中，挤压得到初坯；

步骤七，将初坯在常压和920-1050摄氏度的环境下煅烧1-3小时，得到干坯，将干坯在1600-1680摄氏度下热压，热压压力为24-30MPa，热压时间为45-70分钟，即可得到成品。

5.根据权利要求4所述的耐磨的特种陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤二中煅烧时采用氮气氛围包围。