CN115010486A - 一种高纯氧化锆耐火陶瓷的近净成型制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高纯氧化锆耐火陶瓷的近净成型制备方法，分别以氧化锆粗、中、细颗粒、氧化锆细粉和氧化锆微粉为主要原料，水为分散介质和Isobam为固化成型剂，采用自引发成型技术近净尺寸制备高纯氧锆耐火陶瓷。该法所用固化成型剂Isobam为有机物，且添加量极少，在陶瓷烧结过程中极易分解干净，不会对材料的纯度产生影响；陶瓷制备过程中几乎没有线变化，实现高纯氧锆陶瓷的近净成型制备。该技术了填补了国内湿法近净尺寸成型制备高纯氧锆陶瓷的技术空白，对于降低复杂形状氧化锆材料的制造成本十分有利。
Description
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种高纯氧化锆耐火陶瓷的近净成型制备方法。
背景技术
氧化锆材料具有熔点高（2700 ℃）、化学稳定好、高温力学性能优良、不易分解和挥发等优良的性，尤其是该材料的抗渣性比较优良，即使加热到1900 ℃以上也不会与熔融的铝、铁、镍、铂等金属，硅酸盐和酸性炉渣等发生反应，所以氧化锆在难贵金属熔炼、蓝宝石生长以及钾、钠、石英玻璃熔炼等高温耐火领域应用广泛的应用。
氧化锆属于陶瓷材料，硬度大、脆性高，其加工难度大成本高。以纯细粉为原料制备的氧化锆材料收缩较大，不能做到近净尺寸成型制备。昂贵的加工费用，明显的增加氧化锆材料制造成本。为了降低陶瓷材料的烧结收缩，耐火材料领域多采用骨料和细粉相搭配的原料粒度结构，骨料起到骨架支撑的作用防止烧结过程坯体的收缩变形，耐火材料的强度由细粉烧结后产生。借鉴该经验可以明显降低普通氧化锆耐火砖的制造成本。但是，复杂形状对的氧化锆耐火材料的制造仍需要通过昂贵的后期加工获的。
复杂形状的耐火材料多采用浇注的方式获得，但是传统的耐火浇注料多以水泥为固化成型剂，水泥的成分多为铝酸盐等，它作为杂质相的引入会显著影响氧化锆材料高温使用性能。国内尚未高纯氧化锆耐火陶瓷的近净成型制备方法的报道。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高纯氧化锆耐火陶瓷的近净成型制备方法。
本发明为完成上述目的采用如下技术方案：
一种高纯氧化锆耐火陶瓷的近净成型制备方法，高纯氧化锆耐火陶瓷分别以氧化锆粗、中、细颗粒、氧化锆细粉和氧化锆微粉为主要原料，水为分散介质和有机物Isobam为固化成型剂，采用自引发成型技术近净尺寸制备高纯氧锆耐火陶瓷；其中主要原料组成及重量份为：氧化锆粗骨料39 ~ 68份，氧化锆中骨料2 ~ 12份，氧化锆中细骨料6 ~ 20份，氧化锆细粉12~ 32份，氧化锆微粉4~ 16份，外加水和自引发凝固成型剂分别为2.5~8和0.2~0.6份；将各组份按比例配比称重并在强制搅拌机内混合均匀，倒入模具中，50℃养护24h,110 ℃保温24 h, 脱模后按一定制度烧结制得高纯氧化锆耐火陶瓷。
所述的氧化锆骨料、微粉和亚微粉为钇稳定氧化锆、镁稳定氧化锆、钙稳定氧化锆或铈稳定氧化锆的一种。
所述的氧化锆粗骨料的粒径为2.5 ~6 mm，氧化锆中骨料的粒径为1 ~2.5 mm，刚玉细骨料的粒径为大于0~1 mm。
所述氧化锆微粉的粒径为大于0~10 μm，氧化锆亚微粉大于0 ~0.8 μm。
所述的自引发凝固剂为Isobam-104、Isobam-600、Isobam-104、 Isobam-600-AF或Isobam-104-WS中的一种或多种。
所述的自引发凝固剂为Isobam-104、Isobam-600、 Isobam-600-AF或Isobam-104-WS中的一种或多种。
所述的一种高纯氧化锆耐火陶瓷的近净成型制备方法，其特征在于：所述的烧结制度为1600~1850 ℃保温4~12 h。
本发明提出的一种高纯氧化锆耐火陶瓷的近净成型制备方法，本发明所用的固化成型剂Isobam为有机高分子材料，它与水和氧化锆颗粒三者发生化学反应后，使得混合物发生类“絮凝”的凝固过程，Isobam连接一个个氧化锆颗粒的“网线”作业；Isobam又起到氧化锆分散剂的作业，有助于固含量浇注料的配制；体系采用耐火材料骨料和细粉的颗粒组成，骨料起到骨架支撑的作用防止烧结过程坯体的收缩变形，耐火材料的强度由细粉烧结后产生；材料在固化~干燥~烧结过程中几乎没有线变化，可以做到近净本，而且所用的固化成型剂Isobam为有机物且含量低，在烧结过程比较容易分解干净，保证氧化锆产品的纯度。
具体实施方式
结合具体实施例对本发明作进一步描述；
实施例1：
准确称量2.5 ~6 mm的氧化锆粗骨料32.2 Kg、1 ~2.5 mm的氧化锆中骨料10.5Kg、0 ~1 mm的氧化锆细骨料27.3Kg、0 ~ 10 μm 的氧化锆微粉18 Kg、0 ~ 0.8 μm 的氧化锆亚微粉12Kg、0.3 Kg的Isobam-104和3 Kg的水，将称好的各组分放入强制搅拌机搅拌30min，把混合好的浆料注入模具中，50 ℃养护24 h, 110 ℃保温24 h, 脱模后1800 ℃处理6 h后得到高纯氧化锆耐火材料。
实施例2：
准确称量2.5 ~6 mm的氧化锆粗骨料29.9 Kg、1 ~2.5 mm的氧化锆中骨料9.75Kg、0 ~1 mm的氧化锆细骨料25.35 Kg、0 ~ 10 μm 的氧化锆微粉24.5 Kg、0 ~ 0.8 μm 的氧化锆亚微粉10.5 Kg、0.3 Kg的Isobam-600和4 Kg的水，将称好的各组分放入强制搅拌机搅拌30 min，把混合好的浆料注入模具中，50 ℃养护24 h, 110 ℃保温24 h, 脱模后1800℃处理6 h后得到高纯氧化锆耐火材料。
实施例3：
准确称量2.5 ~6 mm的氧化锆粗骨料24 Kg、1 ~2.5 mm的氧化锆中骨料9 Kg、0 ~1mm的氧化锆细骨料27 Kg、0 ~ 10 μm 的氧化锆微粉12 Kg、0 ~ 0.8 μm 的氧化锆亚微粉28Kg、0.3 Kg的Isobam-600-AF和4 Kg的水，将称好的各组分放入强制搅拌机搅拌30 min，把混合好的浆料注入模具中，50 ℃养护24 h, 110 ℃保温24 h, 脱模后1800 ℃处理6 h后得到高纯氧化锆耐火材料。
实施例4：
准确称量2.5 ~6 mm的氧化锆粗骨料11.25 Kg、1 ~2.5 mm的氧化锆中骨料33.75Kg、0 ~1 mm的氧化锆细骨料41.25 Kg、0 ~ 10 μm 的氧化锆微粉13.75 Kg、0 ~ 0.8 μm 的氧化锆亚微粉11.25 Kg、0.3 Kg的Isobam-600-AF和3.8 Kg的水，将称好的各组分放入强制搅拌机搅拌30 min，把混合好的浆料注入模具中，50 ℃养护24 h, 110 ℃保温24 h, 脱模后1800 ℃处理6 h后得到高纯氧化锆耐火材料。
实施例5：
准确称量2.5 ~6 mm的氧化锆粗骨料32.85 Kg、1 ~2.5 mm的氧化锆中骨料10.22Kg、0 ~1 mm的氧化锆细骨料29.93 Kg、0 ~ 10 μm 的氧化锆微粉17.55 Kg、0 ~ 0.8 μm 的氧化锆亚微粉9.45 Kg、0.3 Kg的Isobam-104-WS和3.5 Kg的水，将称好的各组分放入强制搅拌机搅拌30 min，把混合好的浆料注入模具中，50 ℃养护24 h, 110 ℃保温24 h, 脱模后1800 ℃处理6 h后得到高纯氧化锆耐火材料。
Claims (7)
1.一种高纯氧化锆耐火陶瓷的近净成型制备方法，其特征在于：高纯氧化锆耐火陶瓷分别以氧化锆粗、中、细颗粒、氧化锆细粉和氧化锆微粉为主要原料，水为分散介质和有机物Isobam为固化成型剂，采用自引发成型技术近净尺寸制备高纯氧锆耐火陶瓷；其中主要原料组成及重量份为：氧化锆粗骨料39 ~ 68份，氧化锆中骨料2 ~ 12份，氧化锆中细骨料6~ 20份，氧化锆细粉12~ 32份，氧化锆微粉4~ 16份，外加水和自引发凝固成型剂分别为2.5~8和0.2~0.6份；将各组份按比例配比称重并在强制搅拌机内混合均匀，倒入模具中，50℃养护24h, 110 ℃保温24 h, 脱模后按一定制度烧结制得高纯氧化锆耐火陶瓷。
2.如权利要求1所述的一种高纯氧化锆耐火陶瓷的近净成型制备方法，其特征在于：所述的氧化锆骨料、微粉和亚微粉为钇稳定氧化锆、镁稳定氧化锆、钙稳定氧化锆或铈稳定氧化锆的一种。
3.如权利要求1所述的一种高纯氧化锆耐火陶瓷的近净成型制备方法，其特征在于：所述的氧化锆粗骨料的粒径为2.5 ~6 mm，氧化锆中骨料的粒径为1 ~2.5 mm，刚玉细骨料的粒径为大于0~1 mm。
4.如权利要求1所述的一种高纯氧化锆耐火陶瓷的近净成型制备方法，其特征在于：所述氧化锆微粉的粒径为大于0~10 μm，氧化锆亚微粉大于0 ~0.8 μm。
5.如权利要求1所述的一种高纯氧化锆耐火陶瓷的近净成型制备方法，其特征在于：所述的自引发凝固剂为Isobam-104、Isobam-600、Isobam-104、 Isobam-600-AF或Isobam-104-WS中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的一种高纯氧化锆耐火陶瓷的近净成型制备方法，其特征在于：所述的自引发凝固剂为Isobam-104、Isobam-600、Isobam-104、 Isobam-600-AF或Isobam-104-WS中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的一种高纯氧化锆耐火陶瓷的近净成型制备方法，其特征在于：所述的烧结制度为1600~1850 ℃保温4~12 h。
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