利用稀土化合物制備耐磨氧化鋁陶瓷的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開(kāi)了一種利用稀土化合物制備耐磨氧化鋁陶瓷的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化鋁陶瓷具有強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良的綜合性能，是一種重要的陶瓷材料，并且氧化鋁陶瓷原料豐富、價(jià)格低廉，被應(yīng)用于許多領(lǐng)域。僅在工程陶瓷耐磨材料方面，就涉及切削工具、拉絲模、導(dǎo)絲器、軸承、球閥、研磨介質(zhì)等諸多產(chǎn)品。
[0003]長(zhǎng)期以來(lái)，各國(guó)科研人員在添加劑影響氧化鋁陶瓷性能方面進(jìn)行了大量研究。發(fā)現(xiàn)在氧化鋁中添加燒結(jié)助劑、過(guò)渡金屬氧化物和稀土氧化物，有助于獲得理想的顯微結(jié)構(gòu)，改善陶瓷性能。例如，Mukhopadhyay認(rèn)為Y2O3的固溶能降低晶界擴(kuò)散率,提高陶瓷耐磨性能；梁小平等研究了微觀結(jié)構(gòu)對(duì)Y-TZPAl2O3復(fù)合陶瓷磨損性能的影響，結(jié)果得出晶粒細(xì)小的材料磨損性能較好。
[0004]目前，我國(guó)雖是氧化鋁生產(chǎn)大國(guó)，但產(chǎn)品質(zhì)量不高，多屬于中低檔產(chǎn)品，高檔產(chǎn)品主要依賴(lài)于進(jìn)口，且價(jià)格昂貴。隨著國(guó)內(nèi)對(duì)高檔產(chǎn)品的需求量增大，我國(guó)自主研發(fā)高檔產(chǎn)品已經(jīng)迫在眉睫。生產(chǎn)高檔瓷需要純度高、耐磨性能好的研磨介質(zhì)。因此，制備耐磨性能優(yōu)異的中高鋁瓷成為國(guó)內(nèi)外研究的重要課題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述存在問(wèn)題提供了一種制備耐磨性能優(yōu)異的中高鋁瓷的方法。該方法原料廣泛，生產(chǎn)工業(yè)簡(jiǎn)單，制備出的氧化鋁陶瓷耐磨性好。
[0006]具體步驟為:
(O按配料比進(jìn)行配料；原料各組分質(zhì)量百分比為:氧化鋁69-99.7 %，稀土化合物0.0001-5%，原料的質(zhì)量百分比之和為100%，稀土化合物為釓、鈧、銪和镥的化合物，復(fù)合添加劑0.1_30%，復(fù)合添加劑為鈣、鎂和硅的化合物或礦物。
[0007](2)將步驟(I)配好的料球磨粉碎、混均；球磨時(shí)間為5-96小時(shí)，球磨采用濕法球磨，加水量與原料質(zhì)量比為1:3-3:1。
[0008](3)將步驟(2)所得產(chǎn)物干燥后，采用等靜壓、滾壓成型或軸壓成型，制得坯體。
[0009](4)將步驟(3)所得坯體在1000-1600°C燒結(jié)，保溫0.5-5小時(shí)，冷卻至室溫制得耐磨氧化鋁陶瓷。
[0010](5)按標(biāo)準(zhǔn)JC/T848.1 - 1999對(duì)制得成品進(jìn)行磨損率測(cè)試。
[0011]所述稀土釓的化合物為氧化釓、碳酸釓、硝酸釓、草酸釓、磷酸釓和氫氧化釓中的一種。
[0012]所述稀土鈧的化合物為氧化鈧、碳酸鈧、硝酸鈧、草酸鈧、磷酸鈧和氫氧化鈧中的一種。
[0013]所述稀土銪的化合物為氧化銪、碳酸銪、硝酸銪、草酸銪、磷酸銪和氫氧化銪中的一種。
[0014]所述稀土镥的化合物為氧化镥、碳酸镥、硝酸镥、草酸镥、磷酸镥和氫氧化镥中的一種。
[0015]所述鈣的化合物是氧化鈣的質(zhì)量百分比大于45%的化合物，含鈣的礦物為石灰?guī)r、文石、I丐長(zhǎng)石、方解石、白云石和白堊巖中的一種。
[0016]所述硅的化合物是氧化硅的質(zhì)量百分比大于35%的化合物，含硅的礦物為高嶺土、透輝石、蒙脫石、葉蠟石、滑石和蛇紋石中的一種。
[0017]所述鎂的化合物是氧化鎂的質(zhì)量百分比大于45%的化合物，含鎂的礦物為水鎂石、菱鎂礦和白云石中的一種。
[0018]測(cè)試結(jié)果表明:本發(fā)明所研制出的氧化鋁陶瓷材料磨損率達(dá)到0.00483% h—1，相比與不摻稀土的氧化鋁陶瓷耐磨性能提高了 32%。
[0019]本發(fā)明的主要特色是通過(guò)添加稀土化合物(稀土化合物為釓、鈧、銪和镥的化合物)、復(fù)合添加劑(鈣、鎂和硅的化合物或礦物)，成功研制出了低磨損率的氧化鋁陶瓷。并且原料來(lái)源豐富、生產(chǎn)工業(yè)簡(jiǎn)單、易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1:
(O按配料比進(jìn)行配料；原料各組分質(zhì)量百分比為:氧化鋁99 %、高嶺土 0.3%、方解石0.3%、白云石 0.399% 和 Lu (OH) 30.001%。
[0021](2)將步驟(I)配好的料球磨粉碎、混均；球磨時(shí)間為48小時(shí)，球磨采用濕法球磨，加水量與原料質(zhì)量比為1:3。
[0022](3)將步驟(2)所得產(chǎn)物干燥后，在80MP壓力下等靜壓成型，保壓10分鐘，制成球形坯體。
[0023](4)將步驟(3)所得坯體在1400°C燒結(jié)，保溫1.5小時(shí)，冷卻至室溫制得耐磨氧化鋁陶瓷。
[0024]按標(biāo)準(zhǔn):JC/T848.1 - 1999對(duì)制得耐磨氧化鋁陶瓷進(jìn)行磨損率測(cè)試，磨損率為0.00 6 8 79^'
[0025]實(shí)施例2:
(I)按配料比進(jìn)行配料；原料各組分質(zhì)量百分比為:氧化鋁98 %、高嶺土 0.65%、石灰?guī)r0.65%、菱鎂礦 0.69% 和 Sc2O30.01%。
[0026](2)將步驟(I)配好的料球磨粉碎、混均；球磨時(shí)間為56小時(shí)，球磨采用濕法球磨，加水量與原料質(zhì)量比為3:1。
[0027](3)將步驟(2)所得產(chǎn)物干燥后，在80MP壓力下等靜壓成型，保壓10分鐘，制成球形坯體。
[0028](4)將步驟(3)所得坯體在1425°C燒結(jié)，保溫I小時(shí)，冷卻至室溫制得耐磨氧化鋁陶瓷。
[0029]按標(biāo)準(zhǔn):JC/T848.1 - 1999對(duì)制得耐磨氧化鋁陶瓷進(jìn)行磨損率測(cè)試，磨損率為
0.00597?^1。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用稀土化合物制備耐磨氧化鋁陶瓷的方法，其特征在于具體步驟為: (O按配料比進(jìn)行配料；原料各組分質(zhì)量百分比為:氧化鋁69-99.7 %，稀土化合物.0.0001-5%，原料的質(zhì)量百分比之和為100%，稀土化合物為釓、鈧、銪和镥的化合物，復(fù)合添加劑0.1_30%，復(fù)合添加劑為鈣、鎂和硅的化合物或礦物； (2)將步驟(I)配好的料球磨粉碎、混均；球磨時(shí)間為5-96小時(shí)，球磨采用濕法球磨，力口水量與原料質(zhì)量比為1:3-3:1 ; (3 )將步驟(2 )所得產(chǎn)物干燥后，采用等靜壓、滾壓成型或軸壓成型，制得坯體； (4)將步驟(3)所得坯體在1000-1600°C燒結(jié)，保溫0.5-5小時(shí)，冷卻至室溫制得耐磨氧化鋁陶瓷； 所述稀土釓的化合物為氧化釓、碳酸釓、硝酸釓、草酸釓、磷酸釓和氫氧化釓中的一種； 所述稀土鈧的化合物為氧化鈧、碳酸鈧、硝酸鈧、草酸鈧、磷酸鈧和氫氧化鈧中的一種； 所述稀土銪的化合物為氧化銪、碳酸銪、硝酸銪、草酸銪、磷酸銪和氫氧化銪中的一種； 所述稀土镥的化合物為氧化镥、碳酸镥、硝酸镥、草酸镥、磷酸镥和氫氧化镥中的一種； 所述鈣的化合物是氧化鈣的質(zhì)量百分比大于45%的化合物，含鈣的礦物為石灰?guī)r、文石、鈣長(zhǎng)石、方解石、白云石和白堊巖中的一種； 所述硅的化合物是氧化硅的質(zhì)量百分比大于35%的化合物，含硅的礦物為高嶺土、透輝石、蒙脫石、葉蠟石、滑石和蛇紋石中的一種； 所述鎂的化合物是氧化鎂的質(zhì)量百分比大于45%的化合物，含鎂的礦物為水鎂石、菱鎂礦和白云石中的一種。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用稀土化合物制備耐磨氧化鋁陶瓷的方法。原料各組分質(zhì)量百分比如下：氧化鋁69-99.7%，稀土化合物0.0001-5%，稀土化合物為釓、鈧、銪和镥的化合物，復(fù)合添加劑0.1-30%，復(fù)合添加劑為鈣、鎂和硅的化合物或礦物。根據(jù)配料比配料；將配好的料放到球磨裝置中球磨粉碎、混勻；將混勻的料烘干；采用等靜壓成型、滾壓成型或軸壓成型制成坯體；所得坯體在1000-1600℃燒結(jié)，保溫0.5-5小時(shí)，自然冷卻至室溫制得成品。本發(fā)明利用添加微量的稀土化合物，得到晶粒尺寸細(xì)小，致密度高的氧化鋁陶瓷。本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備要求低，制備出的氧化鋁陶瓷耐磨性高，極具有應(yīng)用前景。
【IPC分類(lèi)】C04B35-63, C04B35-10
【公開(kāi)號(hào)】CN104529406
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410794512
【發(fā)明人】吳婷婷, 吳伯麟
【申請(qǐng)人】桂林理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月19日