CN108751945A - 一种含有共晶组织的陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

一种含有共晶组织的陶瓷材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含有共晶组织的陶瓷材料及其制备方法，包括以下步骤：a.首先将选取好的原料进行练泥处理；b.待步骤a完成后再将原料进行烘干处理；c.待步骤b完成后，再利用辘轳车装置，进行拉坯，确保收缩率，拉胚间隙需添加纤维物；d.待步骤c完成后，再通过球磨机进行融合，可利用天然耐酸岩石、界面剂、人造硅酸盐、二氧化硅、石英、长石、粘土等，增加产品的整体耐酸性能，通过在常规的原料添加的基础上，进行天然耐酸岩石、人造硅酸盐、二氧化硅、石英的添加，增加了陶瓷自身的耐酸性，通过内置钛粉，配合铝粉、锌粉、铜锌粉，来增加陶瓷材料的自身强度，也可在烧窑的过程中，便于形成共晶，来改变陶瓷的强度，便于推广使用。

Description

一种含有共晶组织的陶瓷材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种陶瓷材料加工工艺技术领域，具体为一种含有共晶组织的陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
陶瓷材料是指用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料，采用天然原料如长石、粘土和石英等烧结而成，是典型的硅酸盐材料，主要组成元素是硅、铝、氧，这三种元素占地壳元素总量的90％，普通陶瓷来源丰富、成本低、工艺成熟。这类陶瓷按性能特征和用途又可分为日用陶瓷、建筑陶瓷、电绝缘陶瓷、化工陶瓷等。
目前，现有的陶瓷材料，可配合医疗或航天进行使用，但是在实际使用中，在难于保证陶瓷耐酸性的基础上，长期置于腐蚀性环境中，会造成材料的腐蚀，影响工作使用寿命，其次在自身强度及弹性缺少加强的情况下，会导致陶瓷过脆和易碎，不易于增加使用范围和寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种含有共晶组织的陶瓷材料及其制备方法，通过在常规的原料添加的基础上，进行天然耐酸岩石、界面剂、人造硅酸盐、二氧化硅、石英、长石、粘土的添加，增加了陶瓷自身的耐酸性，通过内置钛粉，配合铝粉、锌粉、铜锌粉，来增加陶瓷材料的自身强度，不同的金属材料的融合，也可在烧窑的过程中，便于形成共晶，可利用最大强度和纤维直径，以及纤维基体和弹性，来改变陶瓷的强度，便于推广使用。
为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：一种含有共晶组织的陶瓷材料及其制备方法，包括以下步骤：
a.首先将选取好的原料进行练泥处理；
b.待步骤a完成后再将原料进行烘干处理；
c.待步骤b完成后，再利用辘轳车装置，进行拉坯，确保收缩率，拉胚间隙需添加纤维物；
d.待步骤c完成后，再通过球磨机进行融合，需添加金属粉，总含量不超过百分之5％；
e.待步骤d完成后，再利用天然耐酸岩石、界面剂、人造硅酸盐、二氧化硅、石英等，增加产品的整体耐酸性能；
f.待步骤e完成后，再利用印坯、利坯、晒坯等后续操作进行定型；
g.待步骤f完成后，再进行烧窑；
h.待步骤g完成后，最后进行包装。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤a中，先以人工用铁锤敲碎至鸡蛋大小的块状,再利用水碓舂打成粉状，淘洗，除去杂质，沉淀后制成砖状的泥块，然后再用水调和泥块，去掉渣质，用双手搓揉，配合钛粉融合，钛粉与练泥的比例为3:7。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤b中烘干处理，需利用烘干机，烘干时间为40min—500min，中途需对原料进行反复翻面，需达3次以上，含水量确保在20％的同时需配合夹具固定限位，避免出现干裂变形。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤c中，拉坯的总收缩率大致为9—14％,分为二段式操作，每段拉胚完成后，需要给予2min的自我回弹时间，以确保成品收缩率，其中纤维物为碳化硅纤维23％，其中二甲基二氯硅烷7％、聚碳硅烷20％、聚酰胺共聚物32％、金刚石粉18％，总量占总练泥含量的5％。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤d中，所述球磨机的转速为550r/min,搅拌时间为5h,得到混合均匀的混合粉末，混合时的温度为60—65℃，所述金属粉为铝粉12％、锌粉53％、铜锌粉35％的融合物。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤e在处理中，配比方式为：天然耐酸岩石24％、界面剂18％、人造硅酸盐19％、二氧化硅22％、石英17％。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤f在操作时，印坯按坯体内形弧线旋削而成，将晾至半干的坯覆在模种上，均匀按拍坯体外壁，进行脱模；利坯是转动车盘，用刀旋削，使坯体厚度适当，表里光洁，刀具锋口厚度为2mm—1.8cm不等。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤g在操作时，混合干粉装入石墨模具中,先在真空条件下，升温至1400℃并保温20分钟之后,施加轴向载荷,使原料承受60MPa的压强，并通入质量99.99％的氩气,同时，升温至1800℃保温70分钟热压烧结获得共晶组织陶瓷。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明一种含有共晶组织的陶瓷材料及其制备方法，通过在常规的原料添加的基础上，进行天然耐酸岩石、界面剂、人造硅酸盐、二氧化硅、石英、长石、粘土的添加，增加了陶瓷自身的耐酸性，通过内置钛粉，配合铝粉、锌粉、铜锌粉，来增加陶瓷材料的自身强度，不同的金属材料的融合，也可在烧窑的过程中，便于形成共晶，可利用最大强度和纤维直径，以及纤维基体和弹性，来改变陶瓷的强度，便于推广使用。
具体实施方式
本发明提供一种技术方案：一种含有共晶组织的陶瓷材料及其制备方法，包括以下步骤：
a.首先将选取好的原料进行练泥处理；
b.待步骤a完成后再将原料进行烘干处理；
c.待步骤b完成后，再利用辘轳车装置，进行拉坯，确保收缩率，拉胚间隙需添加纤维物；
d.待步骤c完成后，再通过球磨机进行融合，需添加金属粉，总含量不超过百分之5％；
e.待步骤d完成后，再利用天然耐酸岩石、界面剂、人造硅酸盐、二氧化硅、石英等，增加产品的整体耐酸性能；
f.待步骤e完成后，再利用印坯、利坯、晒坯等后续操作进行定型；
g.待步骤f完成后，再进行烧窑；
h.待步骤g完成后，最后进行包装。
所述步骤a中，先以人工用铁锤敲碎至鸡蛋大小的块状,再利用水碓舂打成粉状，淘洗，除去杂质，沉淀后制成砖状的泥块，然后再用水调和泥块，去掉渣质，用双手搓揉，配合钛粉融合，钛粉与练泥的比例为3:7。
所述步骤b中烘干处理，需利用烘干机，烘干时间为40min—500min，中途需对原料进行反复翻面，需达3次以上，含水量确保在20％的同时需配合夹具固定限位，避免出现干裂变形。
所述步骤c中，拉坯的总收缩率大致为9—14％,分为二段式操作，每段拉胚完成后，需要给予2min的自我回弹时间，以确保成品收缩率，其中纤维物为碳化硅纤维23％，其中二甲基二氯硅烷7％、聚碳硅烷20％、聚酰胺共聚物32％、金刚石粉18％，总量占总练泥含量的5％。
所述步骤d中，所述球磨机的转速为550r/min,搅拌时间为5h,得到混合均匀的混合粉末，混合时的温度为60—65℃，所述金属粉为铝粉12％、锌粉53％、铜锌粉35％的融合物。
所述步骤e在处理中，配比方式为：天然耐酸岩石24％、界面剂18％、人造硅酸盐19％、二氧化硅22％、石英17％。
所述步骤f在操作时，印坯按坯体内形弧线旋削而成，将晾至半干的坯覆在模种上，均匀按拍坯体外壁，进行脱模；利坯是转动车盘，用刀旋削，使坯体厚度适当，表里光洁，刀具锋口厚度为2mm—1.8cm不等。
所述步骤g在操作时，混合干粉装入石墨模具中,先在真空条件下，升温至1400℃并保温20分钟之后,施加轴向载荷,使原料承受60MPa的压强，并通入质量99.99％的氩气,同时，升温至1800℃保温70分钟热压烧结获得共晶组织陶瓷。
现通过本发明所制成的一种含有共晶组织的陶瓷材料与某市面常用陶瓷进行试验对比，试验过程如下；
1、配合破坏装置如粉碎机，对实施例陶瓷进行破碎。
2、配合断裂模数装置如断裂模数测定仪，对实施例陶瓷上下两端同时用力向该构件挤压，测定在高压强度下多少MPA会压断,即可得出能承受多少MPA。
3、实施例陶瓷放置自然温度后,称一定量,然后完全浸水一小时后,用湿手巾吸实施例陶瓷外表的水,再称实施例陶瓷的重量H,那以吸水率是:(H-G)/G*100％。
4、实施例陶瓷放置自然温度后,根据计算好的浸泡计划，把实施例陶瓷放置于酸碱融合液中，浸泡180min后取出，测试剥离力来判断耐酸碱的性能。试验数据如下：
破坏强度/N 断裂模数/MPA 吸水率(A)/％ 耐酸碱度/％
实施例1 1120 26 0.2≤A<0.5 ≥80.6
复检 1098 27 0.3≤A<0.6 ≥81
对比例1 1355 42 0.2≤A<0.4 ≥97.8
经实验对比，本发明所制成的一种含有共晶组织的陶瓷材料具有高强度韧性和耐酸性的效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，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。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种含有共晶组织的陶瓷材料及其制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.首先将选取好的原料进行练泥处理；
b.待步骤a完成后再将原料进行烘干处理；
c.待步骤b完成后，再利用辘轳车装置，进行拉坯，确保收缩率，拉胚间隙需添加纤维物；
d.待步骤c完成后，再通过球磨机进行融合，需添加金属粉，总含量不超过百分之5％；
e.待步骤d完成后，再利用天然耐酸岩石、界面剂、人造硅酸盐、二氧化硅、石英等，增加产品的整体耐酸性能；
f.待步骤e完成后，再利用印坯、利坯、晒坯等后续操作进行定型；
g.待步骤f完成后，再进行烧窑；
h.待步骤g完成后，最后进行包装。
2.根据权利要求1所述的一种含有共晶组织的陶瓷材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤a中，先以人工用铁锤敲碎至鸡蛋大小的块状,再利用水碓舂打成粉状，淘洗，除去杂质，沉淀后制成砖状的泥块，然后再用水调和泥块，去掉渣质，用双手搓揉，配合钛粉融合，钛粉与练泥的比例为3:7。
3.根据权利要求1所述的一种含有共晶组织的陶瓷材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤b中烘干处理，需利用烘干机，烘干时间为40min—500min，中途需对原料进行反复翻面，需达3次以上，含水量确保在20％的同时需配合夹具固定限位，避免出现干裂变形。
4.根据权利要求1所述的一种含有共晶组织的陶瓷材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤c中，拉坯的总收缩率大致为9—14％,分为二段式操作，每段拉胚完成后，需要给予2min的自我回弹时间，以确保成品收缩率，其中纤维物为碳化硅纤维23％，其中二甲基二氯硅烷7％、聚碳硅烷20％、聚酰胺共聚物32％、金刚石粉18％，总量占总练泥含量的5％。
5.根据权利要求1所述的一种含有共晶组织的陶瓷材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤d中，所述球磨机的转速为550r/min,搅拌时间为5h,得到混合均匀的混合粉末，混合时的温度为60—65℃，所述金属粉为铝粉12％、锌粉53％、铜锌粉35％的融合物。
6.根据权利要求1所述的一种含有共晶组织的陶瓷材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤e在处理中，配比方式为：天然耐酸岩石24％、界面剂18％、人造硅酸盐19％、二氧化硅22％、石英17％。
7.根据权利要求1所述的一种含有共晶组织的陶瓷材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤f在操作时，印坯按坯体内形弧线旋削而成，将晾至半干的坯覆在模种上，均匀按拍坯体外壁，进行脱模；利坯是转动车盘，用刀旋削，使坯体厚度适当，表里光洁，刀具锋口厚度为2mm—1.8cm不等。
8.根据权利要求1所述的一种含有共晶组织的陶瓷材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤g在操作时，混合干粉装入石墨模具中,先在真空条件下，升温至1400℃并保温20分钟之后,施加轴向载荷,使原料承受60MPa的压强，并通入质量99.99％的氩气,同时，升温至1800℃保温70分钟热压烧结获得共晶组织陶瓷。
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