[发明专利]一种陶瓷球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，涉及一种陶瓷球及其制备方法。

背景技术

多孔磷酸铝(AlPO₄)—氮化硅(Si₃N₄)陶瓷球在工业生产中的应用非常广泛，可以作为催化剂载体、化工填料、保温和耐火材料等。在作为光催化剂载体和其他液相反应催化剂载体，以及作为水中有毒物质的吸附剂时，为了保障具有高效的催化效果和(或)吸附效率，往往要求多孔陶瓷球在水中处于悬浮状态，这就需要制备一种轻质多孔陶瓷球。现有技术中，申请号为201610283606.X的《一种轻质多孔磷酸铝—氮化硅陶瓷球的制备方法》，其内容包括把氮化硅粉末、氧化铝粉末、磷酸二氢铝粉末、熔块粉末按照质量比为2：1：3.11：0.03的比例进行干混，但是制备出的氮化硅陶瓷具有力学性能低的缺陷；以及氮化硅陶瓷球的韧性、强度均比较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种陶瓷球及其制备方法，所要解决的技术问题是：氮化硅陶瓷具有力学性能低等缺陷；以及韧性、强度均比较差。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种陶瓷球，其特征在于，按重量份数计，原料由65～74份的氮化硅粉末、2～5份的氧化铝粉末、7～12份的磷酸二氢铝粉末、1～2份的稀土和6～8份的镍渣组成。

本发明的有益效果是：加入稀土，可有效优化微观结构，从而显著提高氮化硅陶瓷的韧性、强度；添加镍渣可以降低生产成本，把镍渣综合利用，而且制备出的氮化硅陶瓷具有力学性能高等优异性能。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述镍渣由SiO₂ 3～5份、MgO 1～2份、Fe₂O₃ 0.5～1份、余量为Na、Ca、Cr和Ni的氧化物。

采用上述进一步方案的有益效果是：SiO₂、Fe₂O₃、Ni的氧化物能增强氮化硅陶瓷的力学性能，增强强度，适应保温和耐火材料的复杂环境应用。

进一步，所述氮化硅粉末的粉末直径为0.5～1.5μm，氧化铝粉末的粉末直径为0.6～1.2μm，磷酸二氢铝粉末的粉末直径为0.4～0.7μm。

采用上述进一步方案的有益效果是：氮化硅粉末、氧化铝粉末和磷酸二氢铝粉末的粉末直径小，能增快制备速度，提升氮化硅陶瓷的强度。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种陶瓷球的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1.按重量份数计取原料65～74份的氮化硅粉末、2～5份的氧化铝粉末、7～12份的磷酸二氢铝粉末、1～2份的稀土和6～8份的镍渣进行混合，得混合原料；

步骤S2.用磨球机对混合原料进行球磨粉碎，将粉碎后的混合料于65～75℃干燥后研磨并过80～120目筛，得粉料；

步骤S3.将粉料经造粒、粉料成型后在氮气的质量百分数低于10％的氩气和氮气混合气体中进行烧结，烧结温度为1800～2200℃，烧结时间为2～4小时，得氮化硅陶瓷。

本发明的有益效果是：加入稀土，可有效优化微观结构，从而显著提高氮化硅陶瓷的韧性、强度；添加镍渣可以降低生产成本，把镍渣综合利用，而且制备出的氮化硅陶瓷具有力学性能高等优异性能；在氮气的质量百分数低于10％的氩气和氮气混合气体中进行烧结，能提升氮化硅陶瓷的强度，同时能增多孔数，提升吸附隔热能力。

进一步，所述步骤S2中，磨球机对混合原料进行球磨粉碎，磨球机以300～360r/min的速度球磨6h～10h。

采用上述进一步方案的有益效果是：研磨时间长，研磨完全，提升后续加工效率。

进一步，所述步骤S3中，粉料成型后进行热负压烧结，氩气和氮气混合气体产生的气压为-18～-25kPa。

采用上述进一步方案的有益效果是：能增多氮化硅陶瓷的孔数，提升吸附隔热能力。

进一步，所述步骤S3中，热负压烧结过程中以60～80℃/min的速度升温至1900～2100℃，保温2～3小时。

采用上述进一步方案的有益效果是：逐步提升烧结温度，能提升氮化硅陶瓷的强度。

附图说明

图1为本发明实施例一种陶瓷球的制备方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1：