CN108179341A - 一种强度高耐磨性好的复合陶瓷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种强度高耐磨性好的复合陶瓷及其制备方法，包括以下重量份的原料：氮化硅10‑16份、不锈钢粉末15‑23份、二氧化锆18‑25份、氧化铝10‑14份、氮化硼1.6‑4份、聚乙烯醇5‑9份、粘土矿石25‑33份、钛酸钡8‑12份、石蜡1.6‑3.5份、聚乙烯弹性体6‑13份、氧化钴2‑4份、炭黑0.6‑2.4份和葡聚糖5‑8份。本发明的产品以氮化硅、二氧化锆等为主要原料，不使用钨原料，降低了成本，制备的复合陶瓷产品具有良好的机械强度和耐磨性，满足人们的使用需求。
Description
技术领域
本发明涉及复合陶瓷领域，具体是一种强度高耐磨性好的复合陶瓷。
背景技术
用陶土烧制的器皿叫陶器，用瓷土烧制的器皿叫瓷器。陶瓷则是陶器、炻器和瓷器的总称，古人称陶瓷为瓯。凡是用陶土和瓷土这两种不同性质的粘土为原料，经过配料、成型、干燥、焙烧等工艺流程制成的器物都可以叫陶瓷。陶瓷的发展史是中华文明史的一个重要的组成部分，中国作为四大文明古国之一，为人类社会的进步和发展做出了卓越的贡献，其中陶瓷的发明和发展更具有独特的意义，中国历史上各朝各代的陶瓷都有着不同艺术风格和不同技术特点。
随着近代科学技术的发展，近百年来又出现了许多新的陶瓷品种，复合陶瓷就是常见的一种。复合陶瓷是以陶瓷为基体与陶瓷或者其他材料复合的一类复合材料，可以改进现有陶瓷的各种缺点，金属陶瓷就是其中一种，现有的金属陶瓷主要集中在碳化钨上，主要成分是碳化钨和其他金属粉，但是钨的资源有限，价格较高，大量采用碳化钨会使产品的成本较高，不利于人们的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强度高耐磨性好的复合陶瓷，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：
一种强度高耐磨性好的复合陶瓷，包括以下重量份的原料：氮化硅10-16份、不锈钢粉末15-23份、二氧化锆18-25份、氧化铝10-14份、氮化硼1.6-4份、聚乙烯醇5-9份、粘土矿石25-33份、钛酸钡8-12份、石蜡1.6-3.5份、聚乙烯弹性体6-13份、氧化钴2-4份、炭黑0.6-2.4份和葡聚糖5-8份。
作为本发明进一步的方案：聚乙烯弹性体的分子量为26000-32500。
作为本发明进一步的方案：粘土矿石采用高岭土、伊利石、蒙脱石、硅藻土、海泡石、蛭石和埃洛石中的至少一种，炭黑采用炭黑234、炭黑330和白炭黑中的一种。
所述强度高耐磨性好的复合陶瓷的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将氧化铝、氮化硅、二氧化锆、氧化钴和氮化硼采用无水乙醇为球磨介质球磨13-15小时然后加入总重量0.4-0.6倍的去离子水调制成浆体，向浆体中通入二氧化碳气体并且在3.8-5.5Mpa下保压6-8小时，得到第一混合物；
步骤二，将不锈钢粉末、粘土矿石、钛酸钡和炭黑进行干法球磨8-10小时，得到第二混合物，将聚乙烯醇和葡聚糖加入第二混合物中并且继续球磨5-8小时，得到第三混合物；
步骤三，将石蜡和聚乙烯弹性体混合并且加热至熔融状态，得到熔融混合物，再向熔融混合物中加入钛酸钡并且混合均匀，得到第四混合物；
步骤四，将第一混合、第三混合物和第四混合物在高速搅拌机中搅拌均匀，得到坯料，将坯料静置20-32小时从而进行陈化处理，陈化处理后的坯料在26-45Mpa的压力下用静压机压制成型，得到生坯，将生坯在氮气气氛下以8-10摄氏度/分钟的速度升温至880-950摄氏度并保持2-4小时，然后以12-15摄氏度/分钟的速度升温至1820-1860摄氏度并且保温3-6小时，然后缓慢降温至1230-1320摄氏度并且保温2-3小时，随炉冷却即可得到成品。
作为本发明进一步的方案：步骤四中高速搅拌机的搅拌速度为2700-3300rpm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的产品以氮化硅、二氧化锆等为主要原料，不使用钨原料，降低了成本，制备的复合陶瓷产品具有良好的机械强度和耐磨性，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
一种强度高耐磨性好的复合陶瓷，包括以下重量份的原料：氮化硅10份、不锈钢粉末15份、二氧化锆18份、氧化铝10份、氮化硼1.6份、聚乙烯醇5份、粘土矿石25份、钛酸钡8份、石蜡1.6份、聚乙烯弹性体6份、氧化钴2份、炭黑0.6份和葡聚糖5份。聚乙烯弹性体的分子量为26000-32500。
所述强度高耐磨性好的复合陶瓷的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将氧化铝、氮化硅、二氧化锆、氧化钴和氮化硼采用无水乙醇为球磨介质球磨13小时然后加入总重量0.4倍的去离子水调制成浆体，向浆体中通入二氧化碳气体并且在4.3Mpa下保压6小时，得到第一混合物；
步骤二，将不锈钢粉末、粘土矿石、钛酸钡和炭黑进行干法球磨8小时，得到第二混合物，将聚乙烯醇和葡聚糖加入第二混合物中并且继续球磨7小时，得到第三混合物；
步骤三，将石蜡和聚乙烯弹性体混合并且加热至熔融状态，得到熔融混合物，再向熔融混合物中加入钛酸钡并且混合均匀，得到第四混合物；
步骤四，将第一混合、第三混合物和第四混合物在高速搅拌机中搅拌均匀，得到坯料，将坯料静置25小时从而进行陈化处理，陈化处理后的坯料在32Mpa的压力下用静压机压制成型，得到生坯，将生坯在氮气气氛下以10摄氏度/分钟的速度升温至920摄氏度并保持3小时，然后以12摄氏度/分钟的速度升温至1840摄氏度并且保温4.5小时，然后缓慢降温至1280摄氏度并且保温2小时，随炉冷却即可得到成品。
实施例2
一种强度高耐磨性好的复合陶瓷，包括以下重量份的原料：氮化硅12份、不锈钢粉末19份、二氧化锆22份、氧化铝12.5份、氮化硼3.2份、聚乙烯醇7.5份、粘土矿石28份、钛酸钡10份、石蜡2.4份、聚乙烯弹性体9份、氧化钴3.2份、炭黑1.4份和葡聚糖6份。粘土矿石采用硅藻土、海泡石和埃洛石的混合物，炭黑采用炭黑330。
所述强度高耐磨性好的复合陶瓷的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将氧化铝、氮化硅、二氧化锆、氧化钴和氮化硼采用无水乙醇为球磨介质球磨15小时然后加入总重量0.6倍的去离子水调制成浆体，向浆体中通入二氧化碳气体并且在4.4Mpa下保压7小时，得到第一混合物；
步骤二，将不锈钢粉末、粘土矿石、钛酸钡和炭黑进行干法球磨9小时，得到第二混合物，将聚乙烯醇和葡聚糖加入第二混合物中并且继续球磨6小时，得到第三混合物；
步骤三，将石蜡和聚乙烯弹性体混合并且加热至熔融状态，得到熔融混合物，再向熔融混合物中加入钛酸钡并且混合均匀，得到第四混合物；
步骤四，将第一混合、第三混合物和第四混合物在高速搅拌机中搅拌均匀，得到坯料，将坯料静置28小时从而进行陈化处理，陈化处理后的坯料在35Mpa的压力下用静压机压制成型，得到生坯，将生坯在氮气气氛下以8摄氏度/分钟的速度升温至910摄氏度并保持3小时，然后以15摄氏度/分钟的速度升温至1845摄氏度并且保温5小时，然后缓慢降温至1290摄氏度并且保温2小时，随炉冷却即可得到成品。
实施例3
一种强度高耐磨性好的复合陶瓷，包括以下重量份的原料：氮化硅15份、不锈钢粉末21份、二氧化锆23份、氧化铝12.8份、氮化硼3.2份、聚乙烯醇8份、粘土矿石30份、钛酸钡11份、石蜡2.8份、聚乙烯弹性体11.7份、氧化钴3.5份、炭黑2份和葡聚糖7.5份。聚乙烯弹性体的分子量为26000-32500。
所述强度高耐磨性好的复合陶瓷的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将氧化铝、氮化硅、二氧化锆、氧化钴和氮化硼采用无水乙醇为球磨介质球磨14小时然后加入总重量0.6倍的去离子水调制成浆体，向浆体中通入二氧化碳气体并且在5.2Mpa下保压7小时，得到第一混合物；
步骤二，将不锈钢粉末、粘土矿石、钛酸钡和炭黑进行干法球磨9小时，得到第二混合物，将聚乙烯醇和葡聚糖加入第二混合物中并且继续球磨7小时，得到第三混合物；
步骤三，将石蜡和聚乙烯弹性体混合并且加热至熔融状态，得到熔融混合物，再向熔融混合物中加入钛酸钡并且混合均匀，得到第四混合物；
步骤四，将第一混合、第三混合物和第四混合物在高速搅拌机中以3000rpm的转速搅拌均匀，得到坯料，将坯料静置26小时从而进行陈化处理，陈化处理后的坯料在41Mpa的压力下用静压机压制成型，得到生坯，将生坯在氮气气氛下以10摄氏度/分钟的速度升温至930摄氏度并保持2小时，然后以12摄氏度/分钟的速度升温至1850摄氏度并且保温4小时，然后缓慢降温至1270摄氏度并且保温2小时，随炉冷却即可得到成品。
实施例4
一种强度高耐磨性好的复合陶瓷，包括以下重量份的原料：氮化硅16份、不锈钢粉末23份、二氧化锆25份、氧化铝14份、氮化硼4份、聚乙烯醇9份、粘土矿石33份、钛酸钡12份、石蜡3.5份、聚乙烯弹性体13份、氧化钴4份、炭黑2.4份和葡聚糖8份。聚乙烯弹性体的分子量为26000-32500。粘土矿石采用高岭土、伊利石、蒙脱石、硅藻土、海泡石、蛭石和埃洛石的混合物，炭黑采用白炭黑。
所述强度高耐磨性好的复合陶瓷的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将氧化铝、氮化硅、二氧化锆、氧化钴和氮化硼采用无水乙醇为球磨介质球磨15小时然后加入总重量0.6倍的去离子水调制成浆体，向浆体中通入二氧化碳气体并且在4.5Mpa下保压6小时，得到第一混合物；
步骤二，将不锈钢粉末、粘土矿石、钛酸钡和炭黑进行干法球磨9小时，得到第二混合物，将聚乙烯醇和葡聚糖加入第二混合物中并且继续球磨6小时，得到第三混合物；
步骤三，将石蜡和聚乙烯弹性体混合并且加热至熔融状态，得到熔融混合物，再向熔融混合物中加入钛酸钡并且混合均匀，得到第四混合物；
步骤四，将第一混合、第三混合物和第四混合物在高速搅拌机中以2850rpm的转速搅拌均匀，得到坯料，将坯料静置28小时从而进行陈化处理，陈化处理后的坯料在40Mpa的压力下用静压机压制成型，得到生坯，将生坯在氮气气氛下以10摄氏度/分钟的速度升温至950摄氏度并保持4小时，然后以13摄氏度/分钟的速度升温至1850摄氏度并且保温5小时，然后缓慢降温至1310摄氏度并且保温3小时，随炉冷却即可得到成品。
对比例1
除不含有葡聚糖，其余原料和制备方法均与实施例1相同。
对实施例1-4的产品和对比例1的产品进行性能测试，测试结果见表1。
表1
从表1中可以看出本发明制备的产品在强度和耐磨性能上均优于对比例1的产品和现有产品，可以满足人们的使用需求，可以用于制作切削刀具。
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)
1.一种强度高耐磨性好的复合陶瓷，其特征在于，包括以下重量份的原料：氮化硅10-16份、不锈钢粉末15-23份、二氧化锆18-25份、氧化铝10-14份、氮化硼1.6-4份、聚乙烯醇5-9份、粘土矿石25-33份、钛酸钡8-12份、石蜡1.6-3.5份、聚乙烯弹性体6-13份、氧化钴2-4份、炭黑0.6-2.4份和葡聚糖5-8份。
2.根据权利要求1所述的强度高耐磨性好的复合陶瓷，其特征在于，所述聚乙烯弹性体的分子量为26000-32500。
3.根据权利要求1所述的强度高耐磨性好的复合陶瓷，其特征在于，所述粘土矿石采用高岭土、伊利石、蒙脱石、硅藻土、海泡石、蛭石和埃洛石中的至少一种，炭黑采用炭黑234、炭黑330和白炭黑中的一种。
4.一种如权利要求1-3任一所述的强度高耐磨性好的复合陶瓷的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，将氧化铝、氮化硅、二氧化锆、氧化钴和氮化硼采用无水乙醇为球磨介质球磨13-15小时然后加入总重量0.4-0.6倍的去离子水调制成浆体，向浆体中通入二氧化碳气体并且在3.8-5.5Mpa下保压6-8小时，得到第一混合物；
步骤二，将不锈钢粉末、粘土矿石、钛酸钡和炭黑进行干法球磨8-10小时，得到第二混合物，将聚乙烯醇和葡聚糖加入第二混合物中并且继续球磨5-8小时，得到第三混合物；
步骤三，将石蜡和聚乙烯弹性体混合并且加热至熔融状态，得到熔融混合物，再向熔融混合物中加入钛酸钡并且混合均匀，得到第四混合物；
步骤四，将第一混合、第三混合物和第四混合物在高速搅拌机中搅拌均匀，得到坯料，将坯料静置20-32小时从而进行陈化处理，陈化处理后的坯料在26-45Mpa的压力下用静压机压制成型，得到生坯，将生坯在氮气气氛下以8-10摄氏度/分钟的速度升温至880-950摄氏度并保持2-4小时，然后以12-15摄氏度/分钟的速度升温至1820-1860摄氏度并且保温3-6小时，然后缓慢降温至1230-1320摄氏度并且保温2-3小时，随炉冷却即可得到成品。
5.根据权利要求4所述的强度高耐磨性好的复合陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤四中高速搅拌机的搅拌速度为2700-3300rpm。
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