CN108955253A - 高耐磨坩埚陶瓷材料的制备方法 - Google Patents

高耐磨坩埚陶瓷材料的制备方法 Download PDF

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邱嵘熙
张茗贵
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Foshan Gaojie Industrial Furnace Co Ltd
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Abstract

本发明公开了高耐磨坩埚陶瓷材料的制备方法，包括：将碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝以及二氧化硅分别放入至球磨机中，进行粉碎；将粉碎后的物料以及分散剂置于干燥箱中进行干燥；将干燥后的物料加入至高混机中，混合，得到混料a；将混料a加入至成型机中，同时加入粘结剂，进行压制成型，得到型坯；将成型后的型坯进行预烧结，得到预烧结坯料；将预烧结坯料再进行1650‑1850℃温度下，烧结3‑5h，得到坩埚用陶瓷材料。本方法制备坩埚陶瓷材料具有非常高的高的耐磨性，且其可使用的寿命长；制备方法简单，成型率好。

Description

高耐磨坩埚陶瓷材料的制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷材料技术领域，尤其涉及高耐磨坩埚陶瓷材料的制备方法。
背景技术
在工业熔炉中，坩埚是其中重要的组成部分。由于工业熔炉一般是应用于金属的熔融，所以对坩埚的质量提出了更高的要求。
坩埚在使用过程中，要与金属进行接触，例如：金属铝、铁以及铜，由于金属一般都是比较坚硬的材料，在熔融初期，而为了热量传导通畅，也要对待熔融金属物进行搅拌，所以金属物与坩埚会进行接触摩擦。
现有的坩埚中，由于其耐磨性差，其使用寿命非常地短，这样也使得金属熔融成本大幅上升。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了高耐磨坩埚陶瓷材料的制备方法。
高耐磨坩埚陶瓷材料的制备方法，方法包括：
将碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝以及二氧化硅分别放入至球磨机中，球料比20:1-30:1，球磨时间为150-250min，进行粉碎；
将粉碎后的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、二氧化硅以及分散剂置于干燥箱中进行干燥，干燥温度110-140℃，干燥时间为20-30min；
将干燥后的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、二氧化硅以及分散剂加入至高混机中，高混机转速为500-600r/min，混合5-9min，得到混料a；
将混料a加入至成型机中，同时加入粘结剂，进行压制成型，得到型坯；
将成型后的型坯进行预烧结，在600-1000℃温度下，保温3-7h，得到预烧结坯料；
将预烧结坯料再进行1650-1850℃温度下，烧结3-5h，得到坩埚用陶瓷材料。
优选地，方法包括：
将碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝以及二氧化硅分别放入至球磨机中，球料比24:1-28:1，球磨时间为170-230min，进行粉碎；
将粉碎后的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、二氧化硅以及分散剂置于干燥箱中进行干燥，干燥温度115-135℃，干燥时间为23-28min；
将干燥后的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、二氧化硅以及分散剂加入至高混机中，高混机转速为530-570r/min，混合6-8min，得到混料a；
将混料a加入至成型机中，同时加入粘结剂，进行压制成型，得到型坯；
将成型后的型坯进行预烧结，在700-900℃温度下，保温4-6h，得到预烧结坯料；
将预烧结坯料再进行1680-1820℃温度下，烧结4-5h，得到坩埚用陶瓷材料。
优选地，方法包括：
将碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝以及二氧化硅分别放入至球磨机中，球料比25:1，球磨时间为190min，进行粉碎；
将粉碎后的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、二氧化硅以及分散剂置于干燥箱中进行干燥，干燥温度124℃，干燥时间为26min；
将干燥后的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、二氧化硅以及分散剂加入至高混机中，高混机转速为560r/min，混合7min，得到混料a；
将混料a加入至成型机中，同时加入粘结剂，进行压制成型，得到型坯；
将成型后的坩埚坯进行预烧结，在820℃温度下，保温5h，得到预烧结坯料；
将预烧结坯料再进行1740℃温度下，烧结4h，得到坩埚用陶瓷材料。
优选地，所述方法还包括对坩埚用陶瓷材料进行自然冷却，冷却至室温，进行打磨。
优选地，所述分散剂为脂肪族酰胺类或者酯类分散剂。
优选地，所述脂肪族酰胺类分散剂为乙撑基双硬脂酰胺。
优选地，所述酯类分散剂为硬脂酸单甘油酯或者三硬脂酸甘油酯。
优选地，所述二氧化硅为气相二氧化硅。
本发明的有益效果在于：高耐磨坩埚陶瓷材料的制备方法，本方法通过碳化硅、碳化硼以及三氧化二铝为基体，且加入了氧化钇、氧化锆、硅化镍以及二氧化硅助剂材料，使得制备坩埚陶瓷材料具有非常高的高的耐磨性，且其可使用的寿命长；制备方法简单，成型率好。
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
实施例1
坩埚用的坯料，坯料由如下按质量组分组成：
高耐磨坩埚陶瓷材料的制备方法：
准确称取配方量的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、气相二氧化硅、乙撑基双硬脂酰胺以及粘结剂；
将碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝以及气相二氧化硅分别放入至球磨机中，球料比20:1，球磨时间为250min，进行粉碎；
将粉碎后的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、气相二氧化硅以及乙撑基双硬脂酰胺置于干燥箱中进行干燥，干燥温度140℃，干燥时间为20min；
将干燥后的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、气相二氧化硅以及乙撑基双硬脂酰胺加入至高混机中，高混机转速为500r/min，混合9min，得到混料a；
将混料a加入至成型机中，同时加入粘结剂，进行压制成坩埚型，得到坩埚坯；
将成型后的坩埚坯进行预烧结，在1000℃温度下，保温3h，得到预烧结坯料；
将预烧结坯料再进行1650℃温度下，烧结5h，得到陶瓷材料坩埚；
将陶瓷材料坩埚进行自然冷却，冷却至室温，进行打磨。
实施例2
坩埚用的坯料，坯料由如下按质量组分组成：
高耐磨坩埚陶瓷材料的制备方法：
准确称取配方量的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、气相二氧化硅、硬脂酸单甘油酯以及粘结剂；
将碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝以及气相二氧化硅分别放入至球磨机中，球料比28:1，球磨时间为170min，进行粉碎；
将粉碎后的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、气相二氧化硅以及硬脂酸单甘油酯置于干燥箱中进行干燥，干燥温度135℃，干燥时间为23min；
将干燥后的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、气相二氧化硅以及硬脂酸单甘油酯加入至高混机中，高混机转速为570r/min，混合6min，得到混料a；
将混料a加入至成型机中，同时加入粘结剂，进行压制成坩埚型，得到坩埚坯；
将成型后的坩埚坯进行预烧结，在700℃温度下，保温6h，得到预烧结坯料；
将预烧结坯料再进行1820℃温度下，烧结4h，得到陶瓷材料坩埚；
将陶瓷材料坩埚进行自然冷却，冷却至室温，进行打磨。
实施例3
坩埚用的坯料，坯料由如下按质量组分组成：
高耐磨坩埚陶瓷材料的制备方法：
准确称取配方量的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、气相二氧化硅、三硬脂酸甘油酯以及粘结剂；
将碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝以及气相二氧化硅分别放入至球磨机中，球料比30:1，球磨时间为150min，进行粉碎；
将粉碎后的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、气相二氧化硅以及三硬脂酸甘油酯置于干燥箱中进行干燥，干燥温度110℃，干燥时间为30min；
将干燥后的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、气相二氧化硅以及三硬脂酸甘油酯加入至高混机中，高混机转速为600r/min，混合5min，得到混料a；
将混料a加入至成型机中，同时加入粘结剂，进行压制成坩埚型，得到坩埚坯；
将成型后的坩埚坯进行预烧结，在600℃温度下，保温7h，得到预烧结坯料；
将预烧结坯料再进行1850℃温度下，烧结3h，得到陶瓷材料坩埚；
将陶瓷材料坩埚进行自然冷却，冷却至室温，进行打磨。
实施例4
坩埚用的坯料，坯料由如下按质量组分组成：
高耐磨坩埚陶瓷材料的制备方法：
准确称取配方量的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、气相二氧化硅、乙撑基双硬脂酰胺以及粘结剂；
将碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝以及气相二氧化硅分别放入至球磨机中，球料比24:1，球磨时间为230min，进行粉碎；
将粉碎后的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、气相二氧化硅以及乙撑基双硬脂酰胺置于干燥箱中进行干燥，干燥温度115℃，干燥时间为28min；
将干燥后的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、气相二氧化硅以及乙撑基双硬脂酰胺加入至高混机中，高混机转速为530r/min，混合8min，得到混料a；
将混料a加入至成型机中，同时加入粘结剂，进行压制成坩埚型，得到坩埚坯；
将成型后的坩埚坯进行预烧结，在900℃温度下，保温4h，得到预烧结坯料；
将预烧结坯料再进行1680℃温度下，烧结5h，得到陶瓷材料坩埚；
将陶瓷材料坩埚进行自然冷却，冷却至室温，进行打磨。
实施例5
坩埚用的坯料，坯料由如下按质量组分组成：
高耐磨坩埚陶瓷材料的制备方法：
准确称取配方量的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、气相二氧化硅、三硬脂酸甘油酯以及粘结剂；
将碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝以及气相二氧化硅分别放入至球磨机中，球料比25:1，球磨时间为190min，进行粉碎；
将粉碎后的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、气相二氧化硅以及三硬脂酸甘油酯置于干燥箱中进行干燥，干燥温度124℃，干燥时间为26min；
将干燥后的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、气相二氧化硅以及三硬脂酸甘油酯加入至高混机中，高混机转速为560r/min，混合7min，得到混料a；
将混料a加入至成型机中，同时加入粘结剂，进行压制成坩埚型，得到坩埚坯；
将成型后的坩埚坯进行预烧结，在820℃温度下，保温5h，得到预烧结坯料；
将预烧结坯料再进行1740℃温度下，烧结4h，得到陶瓷材料坩埚；
将陶瓷材料坩埚进行自然冷却，冷却至室温，进行打磨。
将实施例1-5陶瓷材料的坩埚，以及市售的坩埚，分别为坩埚1以及坩埚2，测试其耐磨性以及使用寿命，测试结果如下：
根据性能测试表中的数据可以看出，实施例1-5的陶瓷材料的坩埚，与市售的坩埚相比较，其耐磨性能优异，摩擦系数小，48h的研磨深度浅，且其使用的寿命长。
以上是对本发明所提供的具体实施例。
说明书对本发明进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.高耐磨坩埚陶瓷材料的制备方法，其特征在于，方法包括：
将碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝以及二氧化硅分别放入至球磨机中，球料比20:1-30:1，球磨时间为150-250min，进行粉碎；
将粉碎后的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、二氧化硅以及分散剂置于干燥箱中进行干燥，干燥温度110-140℃，干燥时间为20-30min；
将干燥后的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、二氧化硅以及分散剂加入至高混机中，高混机转速为500-600r/min，混合5-9min，得到混料a；
将混料a加入至成型机中，同时加入粘结剂，进行压制成型，得到型坯；
将成型后的型坯进行预烧结，在600-1000℃温度下，保温3-7h，得到预烧结坯料；
将预烧结坯料再进行1650-1850℃温度下，烧结3-5h，得到坩埚用陶瓷材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，方法包括：
将碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝以及二氧化硅分别放入至球磨机中，球料比24:1-28:1，球磨时间为170-230min，进行粉碎；
将粉碎后的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、二氧化硅以及分散剂置于干燥箱中进行干燥，干燥温度115-135℃，干燥时间为23-28min；
将干燥后的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、二氧化硅以及分散剂加入至高混机中，高混机转速为530-570r/min，混合6-8min，得到混料a；
将混料a加入至成型机中，同时加入粘结剂，进行压制成型，得到型坯；
将成型后的型坯进行预烧结，在700-900℃温度下，保温4-6h，得到预烧结坯料；
将预烧结坯料再进行1680-1820℃温度下，烧结4-5h，得到坩埚用陶瓷材料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，方法包括：
将碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝以及二氧化硅分别放入至球磨机中，球料比25:1，球磨时间为190min，进行粉碎；
将粉碎后的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、二氧化硅以及分散剂置于干燥箱中进行干燥，干燥温度124℃，干燥时间为26min；
将干燥后的碳化硅、碳化硼、氧化钇、氧化锆、硅化镍、三氧化二铝、二氧化硅以及分散剂加入至高混机中，高混机转速为560r/min，混合7min，得到混料a；
将混料a加入至成型机中，同时加入粘结剂，进行压制成型，得到型坯；
将成型后的坩埚坯进行预烧结，在820℃温度下，保温5h，得到预烧结坯料；
将预烧结坯料再进行1740℃温度下，烧结4h，得到坩埚用陶瓷材料。
4.根据权利要求1-3任一所述的制备方法，其特征在于：所述方法还包括对坩埚用陶瓷材料进行自然冷却，冷却至室温，进行打磨。
5.根据权利要求1-3任一所述的制备方法，其特征在于：所述分散剂为脂肪族酰胺类或者酯类分散剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述脂肪族酰胺类分散剂为乙撑基双硬脂酰胺。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述酯类分散剂为硬脂酸单甘油酯或者三硬脂酸甘油酯。
8.根据权利要求1-3任一所述的制备方法，其特征在于：所述二氧化硅为气相二氧化硅。
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