CN113004027B - 一种耐磨高性能陶瓷辊棒及其制备方法 - Google Patents

一种耐磨高性能陶瓷辊棒及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨高性能陶瓷辊棒及其制备方法，本发明通过调整原料重量份，使用电熔莫来石、电熔氧化铝替代普通的莫来石和氧化铝，使最终制得的陶瓷辊棒具有优异的耐磨性、耐高温性，调整并控制无机填料的添加量，既提高了陶瓷辊棒的强度，又进一步增强了陶瓷辊棒的抗热剥落性。本发明还公开了耐磨高性能陶瓷辊棒的制备方法，采用螺旋挤出成型工艺，连续挤出成型，生产效率高，陶瓷辊棒的致密性、机械强度较高，从工艺制备上减少了陶瓷辊棒的变形开裂，提高了陶瓷辊棒的各项性能。

Description

一种耐磨高性能陶瓷辊棒及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷辊技术领域，具体涉及一种耐磨高性能陶瓷辊棒及其制备方法。
背景技术
辊道窑由于具有烧成温差小、烧成周期短、成品率高、能耗低和易于控制等特点，在建筑卫生陶瓷、日用瓷、特种陶瓷的生产，以及玻璃和金属退火等行业得到广泛的应用。在辊道窑中，辊棒是最关键的耐火材料，是由粘土和天然矿物经过精选、粉碎、混合、成型、煅烧等工艺制成的耐火制品，在窑炉中主要起着承载和传送产品的作用。目前，随着辊道窑应用范围的扩大，以及陶瓷砖领域大规格、高产量的生产需要，辊道窑炉向宽体化、烧成温度高温化、烧成周期缩短化等方向发展，这就使得陶瓷棍棒在单位时间内需要承受更大载荷和更大的转动力矩，进而要求陶瓷棍棒具有更高的高温性能和化学稳定性。此外，陶瓷辊棒在作为传动运动时，由于运输物料和陶瓷辊棒之间为线接触，且接触时间较长，长期使用会大大提高陶瓷辊棒表面的磨损程度，降低陶瓷辊棒的使用寿命。
在生产墙地砖用领域，随着墙地砖朝超大规格和低吸水率方向发展，辊道窑向宽体化发展成为必然，而辊道窑的宽体化趋势，对陶瓷辊棒的性能要求也越来越高。因此，提供一种耐磨高性能陶瓷辊棒，以改善目前陶瓷辊棒耐磨性能不佳、高温强度较差、抗热冲击性待提高等技术上的不足已成为亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种耐磨高性能陶瓷辊棒及其制备方法，以解决上述技术问题。
本发明提供如下技术方案：
一种耐磨高性能陶瓷辊棒，所述耐磨高性能陶瓷辊棒包括以下重量份的原料：电熔莫来石15～30份、电熔氧化铝20～40份、绢云母粘土10～30份、改性二氧化锆溶胶5～15份、铝矾土5～10份、硅砂3～10份、红柱石3～8份、碳纤维10～25份、氧化稀土5～15份、基体氧化物15～20份、粘结剂2～8份；所述电熔莫来石的粒径＜1mm；所述电熔氧化铝的粒径＜1mm；所述基体氧化物包括以下重量份的原料：B2O310～15份、CaO 5～10份、K2O3～5份、MgO5～12份、ZnO2～5份、MoO31～3份。
优选地，所述耐磨高性能陶瓷辊棒包括以下重量份的原料：电熔莫来石18～25份、电熔氧化铝25～35份、绢云母粘土15～25份、改性二氧化锆溶胶8～12份、铝矾土6～8份、硅砂4～8份、红柱石4～6份、碳纤维15～20份、氧化稀土8～12份、基体氧化物16～18份、粘结剂3～6份。
优选地，所述基体氧化物包括以下重量份的原料：B2O312份、CaO8份、K2O4份、MgO8份、ZnO4份、MoO32份。
本发明的技术方案中，采用绢云母粘土，使陶瓷辊棒烧结温度下，内部形成针柱状莫来石交织网格结构，电熔莫来石间隙中填充着富硅玻璃相的高基质的耐火材料，因此陶瓷辊棒可在高温下获得良好的机械性能；绢云母粘土含有K2O，具有优异的耐高温性能；采用改性二氧化锆溶胶，二氧化锆粒子应力诱导相变增韧，提高了陶瓷辊棒的抗热震性，而且提高了陶瓷辊棒的高温强度、高温蠕变性及抗碱蒸汽侵蚀的能力，延长了陶瓷辊棒的使用寿命；红柱石高温加热分解产生富硅玻璃相促进陶瓷辊棒的烧结作用，产生的富硅玻璃相填充了陶瓷辊棒内部的气孔，阻止了辊道窑中污染性气体进入陶瓷辊棒内部，氧化和腐蚀棒体，可提高陶瓷辊棒的热震稳定性。
优选地，所述改性二氧化锆溶胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)，将ZrOCl2·8H2O加入水中分散均匀后制得浓度为30％的ZrOCl2·8H2O水溶液，将浓度为10％的氨水溶液加入到ZrOCl2·8H2O水溶液中，搅拌分散均匀后，加入无水乙醇反复洗涤，加入浓度为35％的稀硝酸溶液，升温至85℃继续搅拌至完全转化为溶胶后停止搅拌，制得二氧化锆溶胶；
(2)，将步骤(1)制得的二氧化锆溶胶陈化24h，压滤后用无水乙醇反复洗涤，陈化洗涤后的二氧化锆溶胶与表面改性剂混合，在300～500r/min的转速下搅拌10～30min，制得改性二氧化锆溶胶。
更优选地，所述表面改性剂为铝锆有机金属偶联剂；所述表面改性剂与二氧化锆溶胶的重量比为0.02～0.06:1。
优选地，所述氧化稀土为氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化钇、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化镝、氧化镱、氧化镥、氧化钪中的任意一种或两种以上的组合。
优选地，所述粘结剂包括重量比为2～6:1:0.3～0.8的植物淀粉、增塑剂和羟甲基纤维素钠。
本发明另一目的在于提供一种上述耐磨高性能陶瓷辊棒的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)，称量制造耐磨高性能陶瓷辊棒的原料，备用；
步骤(2)，将所述重量份的电熔莫来石、电熔氧化铝、绢云母粘土、铝矾土、硅砂、红柱石、基体氧化物充分混合均匀，得到混合物料；向混合物料中加入所述重量份的改性二氧化锆溶胶、粘结剂，放入球磨机中进行球磨2～4h，然后加入所述重量份的氧化稀土，继续球磨1～2h，得混合物；向混合物中加入水，充分混合均匀，得到混合浆料；所述水的添加量为原料总重量的30～40％；
步骤(3)，将步骤(1)得到的混合浆料过160～200目筛，向过筛后的混合浆料中加入碳纤维，湿磨3～6h后过150～200目筛，得到陶瓷辊棒浆料；
步骤(4)，将步骤(3)制得的陶瓷辊棒浆料送入螺旋真空挤管机中进行连续挤出成型，得到陶瓷辊棒坯体，干燥后送入烧结腔内，进行烧结处理，得到陶瓷辊棒；
步骤(5)，步骤(4)得到的陶瓷辊棒浸渍在高分子水溶液2～4h后，室温下放置48～72h，得到耐磨高性能陶瓷辊棒。
优选地，步骤(4)中，所述烧结处理的工作参数为：低温烧结温度400～600℃，时间2～3h；高温烧结温度1150～1350℃，时间1～2h。
优选地，步骤(5)中，所述高分子水溶液为羟甲基纤维素钠水溶液，高分子水溶液的浓度为0.8～2wt％。
从上述的技术方案可以看出，本发明的有益效果是：
(1)本发明提供的耐磨高性能陶瓷辊棒的原料中，选用电熔莫来石、电熔氧化铝替代普通的莫来石和氧化铝，使最终制得的陶瓷辊棒具有优异的耐磨性、耐高温性，调整并控制无机填料的添加量，既提高了陶瓷辊棒的强度，又进一步增强了陶瓷辊棒的抗热剥落性。
(2)本发明提供的耐磨高性能陶瓷辊棒致密度高，强度大，均匀性好，具有优异的高温强度、抗蠕变性，抗热震性，在辊道窑中使用温度较高，引入二氧化锆溶胶能够进一步提高陶瓷辊棒的热稳定性，以及加工均匀性。
(3)本发明还提供了陶瓷辊棒的制备方法，采用螺旋挤出成型工艺，连续挤出成型，生产效率高，陶瓷辊棒的致密性、机械强度较高，从工艺制备上减少了陶瓷辊棒的变形开裂，提高了陶瓷辊棒的各项性能。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种耐磨高性能陶瓷辊棒及其制备方法
耐磨高性能陶瓷辊棒，包括以下重量份的原料：电熔莫来石15、kg、电熔氧化铝20kg、绢云母粘土10kg、改性二氧化锆溶胶5kg、铝矾土5kg、硅砂3kg、红柱石3kg、碳纤维10kg、氧化稀土5kg、基体氧化物15kg、粘结剂2kg；上述电熔莫来石的粒径＜1mm；上述电熔氧化铝的粒径＜1mm；上述基体氧化物包括以下重量份的原料：B2O310kg、CaO 5kg、K2O3kg、MgO5kg、ZnO2kg、MoO31kg。
本实施例中，上述改性二氧化锆溶胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)，将ZrOCl2·8H2O加入水中分散均匀后制得浓度为30％的ZrOCl2·8H2O水溶液，将浓度为10％的氨水溶液加入到ZrOCl2·8H2O水溶液中，搅拌分散均匀后，加入无水乙醇反复洗涤，加入浓度为35％的稀硝酸溶液，升温至85℃继续搅拌至完全转化为溶胶后停止搅拌，制得二氧化锆溶胶；
(2)，将步骤(1)制得的二氧化锆溶胶陈化24h，压滤后用无水乙醇反复洗涤，陈化洗涤后的二氧化锆溶胶与表面改性剂混合，在300r/min的转速下搅拌10min，制得改性二氧化锆溶胶。
本实施例中，上述表面改性剂为铝锆有机金属偶联剂；上述表面改性剂与二氧化锆溶胶的重量比为0.02:1；上述氧化稀土为氧化镧、氧化铈、氧化镨的组合；上述粘结剂包括重量比为2:1:0.3的植物淀粉、增塑剂和羟甲基纤维素钠。
上述耐磨高性能陶瓷辊棒的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)，称量制造耐磨高性能陶瓷辊棒的原料，备用；
步骤(2)，将上述重量份的电熔莫来石、电熔氧化铝、绢云母粘土、铝矾土、硅砂、红柱石、基体氧化物充分混合均匀，得到混合物料；向混合物料中加入上述重量份的改性二氧化锆溶胶、粘结剂，放入球磨机中进行球磨2h，然后加入上述重量份的氧化稀土，继续球磨1h，得混合物；向混合物中加入水，充分混合均匀，得到混合浆料；上述水的添加量为原料总重量的30％；
步骤(3)，将步骤(1)得到的混合浆料过160目筛，向过筛后的混合浆料中加入碳纤维，湿磨3h后过150目筛，得到陶瓷辊棒浆料；
步骤(4)，将步骤(3)制得的陶瓷辊棒浆料送入螺旋真空挤管机中进行连续挤出成型，得到陶瓷辊棒坯体，干燥后送入烧结腔内，进行烧结处理，得到陶瓷辊棒；
步骤(5)，步骤(4)得到的陶瓷辊棒浸渍在高分子水溶液2h后，室温下放置48h，得到耐磨高性能陶瓷辊棒。
本实施例中，步骤(4)中，上述烧结处理的工作参数为：低温烧结温度400℃，时间3h；高温烧结温度1150℃，时间2h；步骤(5)中，上述高分子水溶液为羟甲基纤维素钠水溶液，高分子水溶液的浓度为0.8wt％。
实施例2
一种耐磨高性能陶瓷辊棒及其制备方法
耐磨高性能陶瓷辊棒，包括以下重量份的原料：电熔莫来石18kg、电熔氧化铝25kg、绢云母粘土15kg、改性二氧化锆溶胶8kg、铝矾土6kg、硅砂4kg、红柱石4kg、碳纤维15kg、氧化稀土8kg、基体氧化物16kg、粘结剂3kg；上述电熔莫来石的粒径＜1mm；上述电熔氧化铝的粒径＜1mm；上述基体氧化物包括以下重量份的原料：B2O311kg、CaO 6kg、K2O3.5kg、MgO6kg、ZnO2.5kg、MoO31.5kg。
本实施例中，上述改性二氧化锆溶胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)，将ZrOCl2·8H2O加入水中分散均匀后制得浓度为30％的ZrOCl2·8H2O水溶液，将浓度为10％的氨水溶液加入到ZrOCl2·8H2O水溶液中，搅拌分散均匀后，加入无水乙醇反复洗涤，加入浓度为35％的稀硝酸溶液，升温至85℃继续搅拌至完全转化为溶胶后停止搅拌，制得二氧化锆溶胶；
(2)，将步骤(1)制得的二氧化锆溶胶陈化24h，压滤后用无水乙醇反复洗涤，陈化洗涤后的二氧化锆溶胶与表面改性剂混合，在400r/min的转速下搅拌15min，制得改性二氧化锆溶胶。
本实施例中，上述表面改性剂为铝锆有机金属偶联剂；上述表面改性剂与二氧化锆溶胶的重量比为0.03:1；上述氧化稀土为氧化钇、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化镝、氧化钪中的组合；上述粘结剂包括重量比为3:1:0.4的植物淀粉、增塑剂和羟甲基纤维素钠。
上述耐磨高性能陶瓷辊棒的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)，称量制造耐磨高性能陶瓷辊棒的原料，备用；
步骤(2)，将上述重量份的电熔莫来石、电熔氧化铝、绢云母粘土、铝矾土、硅砂、红柱石、基体氧化物充分混合均匀，得到混合物料；向混合物料中加入上述重量份的改性二氧化锆溶胶、粘结剂，放入球磨机中进行球磨2h，然后加入上述重量份的氧化稀土，继续球磨1h，得混合物；向混合物中加入水，充分混合均匀，得到混合浆料；上述水的添加量为原料总重量的35％；
步骤(3)，将步骤(1)得到的混合浆料过180目筛，向过筛后的混合浆料中加入碳纤维，湿磨4h后过150目筛，得到陶瓷辊棒浆料；
步骤(4)，将步骤(3)制得的陶瓷辊棒浆料送入螺旋真空挤管机中进行连续挤出成型，得到陶瓷辊棒坯体，干燥后送入烧结腔内，进行烧结处理，得到陶瓷辊棒；
步骤(5)，步骤(4)得到的陶瓷辊棒浸渍在高分子水溶液2.5h后，室温下放置48h，得到耐磨高性能陶瓷辊棒。
本实施例中，步骤(4)中，上述烧结处理的工作参数为：低温烧结温度500℃，时间2.8h；高温烧结温度1200℃，时间1.8h；步骤(5)中，上述高分子水溶液为羟甲基纤维素钠水溶液，高分子水溶液的浓度为1wt％。
实施例3
一种耐磨高性能陶瓷辊棒及其制备方法
耐磨高性能陶瓷辊棒，包括以下重量份的原料：电熔莫来石18～25kg、电熔氧化铝30kg、绢云母粘土20g、改性二氧化锆溶胶10kg、铝矾土6.5g、硅砂5kg、红柱石5kg、碳纤维18kg、氧化稀土9kg、基体氧化物17kg、粘结剂4kg；上述电熔莫来石的粒径＜1mm；上述电熔氧化铝的粒径＜1mm；上述基体氧化物包括以下重量kg的原料：B2O312kg、CaO 6kg、K2O4kg、MgO8kg、ZnO4kg、MoO32.5kg。
本实施例中，上述改性二氧化锆溶胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)，将ZrOCl2·8H2O加入水中分散均匀后制得浓度为30％的ZrOCl2·8H2O水溶液，将浓度为10％的氨水溶液加入到ZrOCl2·8H2O水溶液中，搅拌分散均匀后，加入无水乙醇反复洗涤，加入浓度为35％的稀硝酸溶液，升温至85℃继续搅拌至完全转化为溶胶后停止搅拌，制得二氧化锆溶胶；
(2)，将步骤(1)制得的二氧化锆溶胶陈化24h，压滤后用无水乙醇反复洗涤，陈化洗涤后的二氧化锆溶胶与表面改性剂混合，在500r/min的转速下搅拌20min，制得改性二氧化锆溶胶。
本实施例中，上述表面改性剂为铝锆有机金属偶联剂；上述表面改性剂与二氧化锆溶胶的重量比为0.04:1；上述氧化稀土为氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化钇、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化镝、氧化镱、氧化镥、氧化钪中的任意一种或两种以上的组合；上述粘结剂包括重量比为3:1:0.5的植物淀粉、增塑剂和羟甲基纤维素钠。
上述耐磨高性能陶瓷辊棒的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)，称量制造耐磨高性能陶瓷辊棒的原料，备用；
步骤(2)，将上述重量份的电熔莫来石、电熔氧化铝、绢云母粘土、铝矾土、硅砂、红柱石、基体氧化物充分混合均匀，得到混合物料；向混合物料中加入上述重量份的改性二氧化锆溶胶、粘结剂，放入球磨机中进行球磨3h，然后加入上述重量份的氧化稀土，继续球磨1.5h，得混合物；向混合物中加入水，充分混合均匀，得到混合浆料；上述水的添加量为原料总重量的35％；
步骤(3)，将步骤(1)得到的混合浆料过160目筛，向过筛后的混合浆料中加入碳纤维，湿磨4h后过150目筛，得到陶瓷辊棒浆料；
步骤(4)，将步骤(3)制得的陶瓷辊棒浆料送入螺旋真空挤管机中进行连续挤出成型，得到陶瓷辊棒坯体，干燥后送入烧结腔内，进行烧结处理，得到陶瓷辊棒；
步骤(5)，步骤(4)得到的陶瓷辊棒浸渍在高分子水溶液3h后，室温下放置48h，得到耐磨高性能陶瓷辊棒。
本实施例中，步骤(4)中，上述烧结处理的工作参数为：低温烧结温度500℃，时间2h；高温烧结温度1250℃，时间2h；步骤(5)中，上述高分子水溶液为羟甲基纤维素钠水溶液，高分子水溶液的浓度为1.5wt％。
实施例4
一种耐磨高性能陶瓷辊棒及其制备方法
耐磨高性能陶瓷辊棒，包括以下重量份的原料：电熔莫来石25kg、电熔氧化铝35kg、绢云母粘土25kg、改性二氧化锆溶胶12kg、铝矾土8kg、硅砂8kg、红柱石6kg、碳纤维20kg、氧化稀土12kg、基体氧化物18kg、粘结剂6kg；上述电熔莫来石的粒径＜1mm；上述电熔氧化铝的粒径＜1mm；上述基体氧化物包括以下重量份的原料：B2O312kg、CaO8kg、K2O4kg、MgO8kg、ZnO4kg、MoO32kg。
本实施例中，上述改性二氧化锆溶胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)，将ZrOCl2·8H2O加入水中分散均匀后制得浓度为30％的ZrOCl2·8H2O水溶液，将浓度为10％的氨水溶液加入到ZrOCl2·8H2O水溶液中，搅拌分散均匀后，加入无水乙醇反复洗涤，加入浓度为35％的稀硝酸溶液，升温至85℃继续搅拌至完全转化为溶胶后停止搅拌，制得二氧化锆溶胶；
(2)，将步骤(1)制得的二氧化锆溶胶陈化24h，压滤后用无水乙醇反复洗涤，陈化洗涤后的二氧化锆溶胶与表面改性剂混合，在400r/min的转速下搅拌20min，制得改性二氧化锆溶胶。
本实施例中，上述表面改性剂为铝锆有机金属偶联剂；上述表面改性剂与二氧化锆溶胶的重量比为0.02～0.06:1；上述氧化稀土为氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化钇、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化镝、氧化镱、氧化镥、氧化钪中的任意一种或两种以上的组合；上述粘结剂包括重量比为4:1:0.5的植物淀粉、增塑剂和羟甲基纤维素钠。
上述耐磨高性能陶瓷辊棒的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)，称量制造耐磨高性能陶瓷辊棒的原料，备用；
步骤(2)，将上述重量份的电熔莫来石、电熔氧化铝、绢云母粘土、铝矾土、硅砂、红柱石、基体氧化物充分混合均匀，得到混合物料；向混合物料中加入上述重量份的改性二氧化锆溶胶、粘结剂，放入球磨机中进行球磨3h，然后加入上述重量份的氧化稀土，继续球磨2h，得混合物；向混合物中加入水，充分混合均匀，得到混合浆料；上述水的添加量为原料总重量的35％；
步骤(3)，将步骤(1)得到的混合浆料过200目筛，向过筛后的混合浆料中加入碳纤维，湿磨4h后过200目筛，得到陶瓷辊棒浆料；
步骤(4)，将步骤(3)制得的陶瓷辊棒浆料送入螺旋真空挤管机中进行连续挤出成型，得到陶瓷辊棒坯体，干燥后送入烧结腔内，进行烧结处理，得到陶瓷辊棒；
步骤(5)，步骤(4)得到的陶瓷辊棒浸渍在高分子水溶液3h后，室温下放置64h，得到耐磨高性能陶瓷辊棒。
本实施例中，步骤(4)中，上述烧结处理的工作参数为：低温烧结温度500℃，时间3h；高温烧结温度1300℃，时间2h；步骤(5)中，上述高分子水溶液为羟甲基纤维素钠水溶液，高分子水溶液的浓度为1.5wt％。
实施例5
一种耐磨高性能陶瓷辊棒及其制备方法
耐磨高性能陶瓷辊棒，包括以下重量份的原料：电熔莫来石28kg、电熔氧化铝38kg、绢云母粘土27kg、改性二氧化锆溶胶14kg、铝矾土8kg、硅砂8kg、红柱石7kg、碳纤维22kg、氧化稀土14kg、基体氧化物18kg、粘结剂7kg；上述电熔莫来石的粒径＜1mm；上述电熔氧化铝的粒径＜1mm；上述基体氧化物包括以下重量份的原料：B2O313kg、CaO8kg、K2O4.5kg、MgO10kg、ZnO4.5kg、MoO32.8kg。
本实施例中，上述改性二氧化锆溶胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)，将ZrOCl2·8H2O加入水中分散均匀后制得浓度为30％的ZrOCl2·8H2O水溶液，将浓度为10％的氨水溶液加入到ZrOCl2·8H2O水溶液中，搅拌分散均匀后，加入无水乙醇反复洗涤，加入浓度为35％的稀硝酸溶液，升温至85℃继续搅拌至完全转化为溶胶后停止搅拌，制得二氧化锆溶胶；
(2)，将步骤(1)制得的二氧化锆溶胶陈化24h，压滤后用无水乙醇反复洗涤，陈化洗涤后的二氧化锆溶胶与表面改性剂混合，在500r/min的转速下搅拌25min，制得改性二氧化锆溶胶。
本实施例中，上述表面改性剂为铝锆有机金属偶联剂；上述表面改性剂与二氧化锆溶胶的重量比为0.05:1；上述氧化稀土为氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化钇、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化镝、氧化镱、氧化镥、氧化钪中的任意一种或两种以上的组合；上述粘结剂包括重量比为5:1:0.7的植物淀粉、增塑剂和羟甲基纤维素钠。
上述耐磨高性能陶瓷辊棒的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)，称量制造耐磨高性能陶瓷辊棒的原料，备用；
步骤(2)，将上述重量份的电熔莫来石、电熔氧化铝、绢云母粘土、铝矾土、硅砂、红柱石、基体氧化物充分混合均匀，得到混合物料；向混合物料中加入上述重量份的改性二氧化锆溶胶、粘结剂，放入球磨机中进行球磨3h，然后加入上述重量份的氧化稀土，继续球磨1.8h，得混合物；向混合物中加入水，充分混合均匀，得到混合浆料；上述水的添加量为原料总重量的40％；
步骤(3)，将步骤(1)得到的混合浆料过200目筛，向过筛后的混合浆料中加入碳纤维，湿磨5h后过200目筛，得到陶瓷辊棒浆料；
步骤(4)，将步骤(3)制得的陶瓷辊棒浆料送入螺旋真空挤管机中进行连续挤出成型，得到陶瓷辊棒坯体，干燥后送入烧结腔内，进行烧结处理，得到陶瓷辊棒；
步骤(5)，步骤(4)得到的陶瓷辊棒浸渍在高分子水溶液3.5h后，室温下放置48～72h，得到耐磨高性能陶瓷辊棒。
本实施例中，步骤(4)中，上述烧结处理的工作参数为：低温烧结温度500℃，时间2.5h；高温烧结温度1300℃，时间1.5h；步骤(5)中，上述高分子水溶液为羟甲基纤维素钠水溶液，高分子水溶液的浓度为1.8wt％。
实施例6
一种耐磨高性能陶瓷辊棒及其制备方法
耐磨高性能陶瓷辊棒，包括以下重量份的原料：电熔莫来石30kg、电熔氧化铝40kg、绢云母粘土30kg、改性二氧化锆溶胶15kg、铝矾土10kg、硅砂10kg、红柱石8kg、碳纤维25kg、氧化稀土15kg、基体氧化物20kg、粘结剂8kg；上述电熔莫来石的粒径＜1mm；上述电熔氧化铝的粒径＜1mm；上述基体氧化物包括以下重量份的原料：B2O315kg、CaO10kg、K2O5kg、MgO12kg、ZnO5kg、MoO33kg。
本实施例中，上述改性二氧化锆溶胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)，将ZrOCl2·8H2O加入水中分散均匀后制得浓度为30％的ZrOCl2·8H2O水溶液，将浓度为10％的氨水溶液加入到ZrOCl2·8H2O水溶液中，搅拌分散均匀后，加入无水乙醇反复洗涤，加入浓度为35％的稀硝酸溶液，升温至85℃继续搅拌至完全转化为溶胶后停止搅拌，制得二氧化锆溶胶；
(2)，将步骤(1)制得的二氧化锆溶胶陈化24h，压滤后用无水乙醇反复洗涤，陈化洗涤后的二氧化锆溶胶与表面改性剂混合，在500r/min的转速下搅拌30min，制得改性二氧化锆溶胶。
本实施例中，上述表面改性剂为铝锆有机金属偶联剂；上述表面改性剂与二氧化锆溶胶的重量比为0.06:1；上述氧化稀土为氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化钇、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化镝、氧化镱、氧化镥、氧化钪中的任意一种或两种以上的组合；上述粘结剂包括重量比为6:1:0.8的植物淀粉、增塑剂和羟甲基纤维素钠。
上述耐磨高性能陶瓷辊棒的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)，称量制造耐磨高性能陶瓷辊棒的原料，备用；
步骤(2)，将上述重量份的电熔莫来石、电熔氧化铝、绢云母粘土、铝矾土、硅砂、红柱石、基体氧化物充分混合均匀，得到混合物料；向混合物料中加入上述重量份的改性二氧化锆溶胶、粘结剂，放入球磨机中进行球磨4h，然后加入上述重量份的氧化稀土，继续球磨2h，得混合物；向混合物中加入水，充分混合均匀，得到混合浆料；上述水的添加量为原料总重量的40％；
步骤(3)，将步骤(1)得到的混合浆料过200目筛，向过筛后的混合浆料中加入碳纤维，湿磨6h后过200目筛，得到陶瓷辊棒浆料；
步骤(4)，将步骤(3)制得的陶瓷辊棒浆料送入螺旋真空挤管机中进行连续挤出成型，得到陶瓷辊棒坯体，干燥后送入烧结腔内，进行烧结处理，得到陶瓷辊棒；
步骤(5)，步骤(4)得到的陶瓷辊棒浸渍在高分子水溶液4h后，室温下放置72h，得到耐磨高性能陶瓷辊棒。
本实施例中，步骤(4)中，上述烧结处理的工作参数为：低温烧结温度600℃，时间3h；高温烧结温度1350℃，时间2h；步骤(5)中，上述高分子水溶液为羟甲基纤维素钠水溶液，高分子水溶液的浓度为2wt％。
对比例1
与实施例4的区别在于，采用普通莫来石、氧化铝。
对比例2
与实施例4的区别在于，缺少改性二氧化锆溶胶。
对比例3
与实施例4的区别在于，缺少氧化稀土。
试验例
为了确定本发明制备的耐磨高性能陶瓷辊棒的性能，现对实施例1～6制备的耐磨高性能陶瓷辊棒及对比例1～3制备的耐磨高性能陶瓷辊棒分别进行性能测试：
测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0002995044970000121
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，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。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 (7)

1.一种耐磨高性能陶瓷辊棒，其特征在于，所述耐磨高性能陶瓷辊棒包括以下重量份的原料：电熔莫来石15~30份、电熔氧化铝20~40份、绢云母粘土10~30份、改性二氧化锆溶胶5~15份、铝矾土5~10份、硅砂3~10份、红柱石3~8份、碳纤维10~25份、氧化稀土5~15份、基体氧化物15~20份、粘结剂2~8份；所述电熔莫来石的粒径<1mm；所述电熔氧化铝的粒径<1mm；所述基体氧化物包括以下重量份的原料：B2O310~15份、CaO5~10份、K2O3~5份、MgO5~12份、ZnO2~5份、MoO31~3份；所述氧化稀土为氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化钇、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化镝、氧化镱、氧化镥、氧化钪中的任意一种或两种以上的组合；所述改性二氧化锆溶胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)，将ZrOCl2·8H2O加入水中分散均匀后制得浓度为30%的ZrOCl2·8H2O水溶液，将浓度为10%的氨水溶液加入到ZrOCl2·8H2O水溶液中，搅拌分散均匀后，加入无水乙醇反复洗涤，加入浓度为35%的稀硝酸溶液，升温至85°C继续搅拌至完全转化为溶胶后停止搅拌，制得二氧化锆溶胶；
(2)，将步骤(1)制得的二氧化锆溶胶陈化24h，压滤后用无水乙醇反复洗涤，陈化洗涤后的二氧化锆溶胶与表面改性剂混合，在300~500r/min的转速下搅拌10~30min，制得改性二氧化锆溶胶；所述表面改性剂为铝锆有机金属偶联剂；所述表面改性剂与二氧化锆溶胶的重量比为0.02~0.06：1。
2.根据权利要求1所述的耐磨高性能陶瓷辊棒，其特征在于，所述耐磨高性能陶瓷辊棒包括以下重量份的原料：电熔莫来石18~25份、电熔氧化铝25~35份、绢云母粘土15~25份、改性二氧化锆溶胶8~12份、铝矾土6~8份、硅砂4~8份、红柱石4~6份、碳纤维15~20份、氧化稀土8~12份、基体氧化物16~18份、粘结剂3~6份。
3.根据权利要求1所述的耐磨高性能陶瓷辊棒，其特征在于，所述基体氧化物包括以下重量份的原料：B2O312份、CaO8份、K2O4份、MgO8份、ZnO4份、MoO32份。
4.根据权利要求1所述的耐磨高性能陶瓷辊棒，其特征在于，所述粘结剂包括重量比为2~6：1：0.3~0.8的植物淀粉、增塑剂和羟甲基纤维素钠。
5.一种根据权利要求1~4任意一项所述的耐磨高性能陶瓷辊棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)，称量制造耐磨高性能陶瓷辊棒的原料，备用；
步骤(2)，将所述重量份的电熔莫来石、电熔氧化铝、绢云母粘土、铝矾土、硅砂、红柱石、基体氧化物充分混合均匀，得到混合物料；向混合物料中加入所述重量份的改性二氧化锆溶胶、粘结剂，放入球磨机中进行球磨2~4h，然后加入所述重量份的氧化稀土，继续球磨1~2h，得混合物；向混合物中加入水，充分混合均匀，得到混合浆料；所述水的添加量为原料总重量的30~40%；
步骤(3)，将步骤(1)得到的混合浆料过160~200目筛，向过筛后的混合浆料中加入碳纤维，湿磨3~6h后过150~200目筛，得到陶瓷辊棒浆料；
步骤(4)，将步骤(3)制得的陶瓷辊棒浆料送入螺旋真空挤管机中进行连续挤出成型，得到陶瓷辊棒坯体，干燥后送入烧结腔内，进行烧结处理，得到陶瓷辊棒；
步骤(5)，步骤(4)得到的陶瓷辊棒浸渍在高分子水溶液2~4h后，室温下放置48~72h，得到耐磨高性能陶瓷辊棒。
6.根据权利要求5所述的耐磨高性能陶瓷辊棒的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述烧结处理的工作参数为：低温烧结温度400~600°C，时间2~3h；高温烧结温度1150~1350°C，时间1~2h。
7.根据权利要求5所述的耐磨高性能陶瓷辊棒的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述高分子水溶液为羟甲基纤维素钠水溶液，高分子水溶液的浓度为0.8~2wt%。
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