CN107651843A - 一种耐磨陶瓷釉料 - Google Patents

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杨茂林
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions

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Abstract

一种耐磨陶瓷釉料，由以下重量份的组分制成：钛白粉10‑18份，硅灰石15‑23份，水晶石8‑12份，Nd2O31‑4份，TiN1‑3份，Fe2O31‑5份，Zr(HPO4)21‑4份，WB1‑2份，ZrSiO43‑6份，La2O32‑5份。强度高，耐酸碱性、耐磨性能良好，降低了热膨胀系数，增强了热稳定性，烧成的瓷釉面针孔少、细腻、光泽度好。

Description

一种耐磨陶瓷釉料
技术领域
本发明涉及陶瓷制品技术领域，尤其涉及一种耐磨陶瓷釉料。
背景技术
耐磨陶瓷是以Al2O3为主要原料，以稀有金属氧化物为熔剂，经一千七百度高温焙烧而成的特种刚玉陶瓷，再分别用特种橡胶和高强度的有机/无机粘合剂组合而成的产品。耐磨陶瓷的特点是：硬度大，其洛氏硬度为HRA80-90，硬度仅次于金刚石，远远超过耐磨钢和不锈钢的耐磨性能；耐磨性能极好，经中南工大粉末冶金研究所测定，其耐磨性相当于锰钢的266倍，高铬铸铁的171.5倍。在同等工况下，可至少延长设备使用寿命十倍以上；重量轻，其密度为3.6-3.9g/cm3，仅为钢铁的一半，可大大减轻设备负荷；粘接牢固、耐热性能好，耐磨陶瓷片最好采用高强度陶瓷结构胶粘贴，可确保陶瓷在高温下长期运行不脱落。
陶瓷的耐磨性在实际应用中具有很大的意义，如陶瓷机械零部件、研磨体等，都涉及耐磨性的问题。对于这种情况，一般都希望磨损量越少越好，这不仅可以提高使用寿命，同时可以减少因其磨损物对组分带来的影响。
耐磨陶瓷材料需要有的较高的高温强度和断裂韧性，以及良好的耐冲蚀性能和化学稳定性。在耐磨零部件制造材料中，氧化铝陶瓷是耐磨陶瓷材料的典型代表。氧化铝陶瓷凭借其较高的硬度和优越的化学稳定性及耐磨特性，广泛应用于冶金，石油，航空航天，化工等领域。但是，其固有的较差的断裂韧性和抗热震性影响了其应用于工业领域尤其是对材料机械性能要求较高的领域。氧化铝陶瓷材料的脆性令其在使用过程中容易发生不可预测的灾难性裂纹。所以，人们又开发了一系列氧化铝基复合陶瓷材料去改善其较差的断裂韧性，一般的常用的工艺为加入第二相材料，例如氧化锆，碳化硅，碳化钛等。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种方法简单、制造成本低、耐磨的陶瓷釉料配方和陶瓷产品。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种耐磨陶瓷釉料，由以下重量份的组分制成：
钛白粉10-18份，硅灰石15-23份，水晶石8-12份，Nd2O31-4份，TiN1-3份，Fe2O31-5份，Zr(HPO4)21-4份，WB1-2份，ZrSiO43-6份，La2O32-5份。
与现有技术相比较，本发明具备的有益效果：
与普通配方相比，在本发明的配方中加入了Nd2O3、Zr(HPO4)2、ZrSiO4，增强了陶瓷的抗折强度、稀释膨胀率、抗龟裂性能、显气孔率，耐磨性等性能。并且强度高，耐酸碱性、耐磨性能良好，降低了热膨胀系数，增强了热稳定性，烧成的瓷釉面针孔少、细腻、光泽度好。
具体实施方式
下面采用实施例配方获得的陶瓷釉料与对比例配方获得的陶瓷釉料的物理性能进行对比。
实施例原料配方各组分的百分比含量见表1
表1原料配比(份)
实施例7一种耐磨陶瓷釉料的制备
制备方法
采用实施例1的原料配方称取原料；将釉料研磨，碾碎，过100-200目筛；向配料中加入釉料重量1-1.5倍的水；采用刷涂工艺将釉浆刷涂于陶瓷坯料中，再送入窑炉进行烧制。烧制步骤分为四个阶段：第一阶段：室温至T1的升温阶段，平均升温速率15-20℃/分；第二阶段：T1至T2的升温阶段，平均升温速度10-15℃/分；第三阶段：T2保温阶段，保温时间30-60分钟；第四阶段：T2至室温的降温阶段，自然冷却。其中T1的范围为700-750℃，T2的范围为1100-1300℃。
实施例8一种耐磨陶瓷釉料的制备
采用实施例2的原料配方制备陶瓷釉料，制备方法参照实施例7。
实施例9一种耐磨陶瓷釉料的制备
采用实施例3的原料配方制备陶瓷釉料，制备方法参照实施例7。
实施例10一种耐磨陶瓷釉料的制备
采用实施例4的原料配方制备陶瓷釉料，制备方法参照实施例7。
实施例11一种耐磨陶瓷釉料的制备
采用实施例5的原料配方制备陶瓷釉料，制备方法参照实施例7。
实施例12一种耐磨陶瓷釉料的制备
采用实施例6的原料配方制备陶瓷釉料，制备方法参照实施例7。
对比例4一种陶瓷釉料的制备
采用对比例1的原料配方制备陶瓷釉料，制备方法参照实施例7。
对比例5一种陶瓷釉料的制备
采用对比例2的原料配方制备陶瓷釉料，制备方法参照实施例7。
对比例6一种陶瓷釉料的制备
采用对比例3的原料配方制备陶瓷釉料，制备方法参照实施例7。
陶瓷釉料各指标的测定方法
1.抗热震性的测定
采用GB/T 3810.9-2006的方法测定陶瓷的抗热震性。
2.吸水率的测定
采用GB/T3299-2011日用陶瓷器吸水率的测定方法测定吸水率。
3.烧成抗折强度
从10件干燥的陶瓷釉料平整部位切取宽厚比为1∶1，长约120mm试样10根。试样尺寸10×10×120mm。试样经过磨石研磨平整，没有明显缺边和裂纹，试验前将试样表面的杂质清除干净。事先对试样编号，并测量试样跨距中心附近三个截面的宽度和厚度，取算术平均值。调节测试仪器支座之间跨距为100mm，把试样放在支座上，以2N/s的速度施加负荷直至试样破坏，读出破坏时的负荷值。
将实验结果代入下式中求出抗折强度
Rt＝3PL/2bh2
式中，
Rt----试样的弯曲强度，Mpa；
P-----试样破坏负荷，N；
L-----支点跨距，mm；
b------试样宽度，mm；
h------试样厚度，mm。
4.抗龟裂性能的测定
选取10块陶瓷釉料，目测检查，所有试样都没有裂纹。试样按适当间隔竖放在样品架上，然后放入蒸压釜中。试验时试样不与水接触。约1小时逐渐使蒸压釜内压力提高到500kPa(160℃)，并在该压力下保持1小时，然后使压力尽可能快地降到大气压。试样在蒸压釜内冷却半小时。打开蒸压釜盖子，取出试样，轻轻放于平板上冷却半小时。在试样表面上涂上红墨水，15分钟后用水洗去红墨水并擦干，检查试样的龟裂情况。
5.耐化学腐蚀性的测定
采用GB/T 3810.13-2006的方法测定陶瓷的耐化学腐蚀性。
6.釉料表面耐磨性的测定
采用GB/T3810.7-2006的方法测定陶瓷釉料表面的耐磨性。
用以上述实施例和对比例配比制备产品，并采用上述陶瓷釉料各项指标的检测方法检测陶瓷釉料的物理性能，结果见表2。
表2
从表2可以看出，本发明所有实施例釉料的吸水率远远低于对比例，说明实施例的配方要好于对比例的配方。实施例配方加入了对比例配方中没加入的Nd2O3、Zr(HPO4)2、ZrSiO4。检测陶瓷釉料的物理性能显示，加入了Nd2O3、Zr(HPO4)2、ZrSiO4的配方制成的陶瓷，其抗热震性能、抗折强度、抗龟裂性能、耐磨性、耐化学腐蚀性等指标都好于对比例配方制成的陶瓷釉料。
本发明实施例有效的调整了陶瓷釉料配方，在配方中加入了Nd2O3、Zr(HPO4)2、ZrSiO4，改变了陶瓷的性能，不仅提高了陶瓷釉料的强度，抗折强度还达到120MPa以上，且热稳定性强，大幅度的温差变化都不会使陶瓷破裂，最高耐温可达1300℃。实施例12制成的陶瓷各项物理性能指标均较为理想，是本发明陶瓷釉料方案中的优选方案。

Claims (1)

1.一种耐磨陶瓷釉料，其特征在于，由以下重量份的组分制成：
钛白粉10-18份，硅灰石15-23份，水晶石8-12份，Nd2O31-4份，TiN1-3份，Fe2O31-5份，Zr(HPO4)21-4份，WB1-2份，ZrSiO43-6份，La2O32-5份。
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