[发明专利]一种氧化锆增韧氧化铝耐磨陶瓷的制备方法

说明书

本发明涉及一种氧化锆增韧氧化铝耐磨陶瓷的制备方法，它包括以下步骤：原料准备、配料、球磨、砂磨、喷雾造粒、干压成型、等静压成型、烧成；本发明是以α氧化铝粉和3molY稳定氧化锆主要原料，添加TiO₂和Ca‑Mg‑Si系烧结助剂，经球磨、砂磨至规定细度，经混匀后喷雾造粒制备ZTA造粒粉，经干压‑等静压成型、烧结制备得到的ZTA复合陶瓷；本发明具有韧性强、耐磨性高、制作成本低的优点。

技术领域

本发明涉及耐磨陶瓷技术领域，具体涉及一种氧化锆增韧氧化铝耐磨陶瓷的制备方法。

背景技术

采矿、冶金行业原料的输送过程中，设备内衬、料仓、溜管内衬等对耐磨性要求较高。氧化铝陶瓷具有密度大、硬度高、耐磨损等特点，其耐磨性是锰钢的10倍，高铬铸铁的8倍。基于这些原因，耐磨氧化铝陶瓷的应用势头不断增加，已经成为国际上应用最为广泛的耐磨材料之一。但实际工况中，高冲击部位的更换周期仍然不能满足生产，仍然制约着整个产线的使用周期。

陶瓷材料的硬度和断裂韧性是影响其磨损率的关键因素，具有高硬度和断裂韧性的陶瓷材料磨损率较低。氧化锆作为一种最常用的增韧相可以用来来增韧氧化铝陶瓷，制备的氧化锆增韧氧化铝（ZTA）耐磨陶瓷硬度和断裂韧性可以有较大的提升，从而提高其耐磨性。

ZTA陶瓷的制备方法是化学共沉淀法。存在生产成本过高、环境污染、工艺复杂等缺点，应用在耐磨陶瓷行业显然不切实际；因此，提供一种韧性强、耐磨性高、制作成本低的氧化锆增韧氧化铝耐磨陶瓷的制备方法是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种韧性强、耐磨性高、制作成本低的氧化锆增韧氧化铝耐磨陶瓷的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：一种氧化锆增韧氧化铝耐磨陶瓷的制备方法，它包括以下步骤：

（1）原料准备：以α氧化铝粉、3mol钇稳定纳米二氧化锆作为主要材料，TiO₂和Ca-Mg-Si系做烧结助剂；

（2）配料：将上述准备的原料以水为分散介质，按照固含量为60%的比例混合；

（3）球磨：将配好的混合料、水、磨球按一定的比例加入到球磨罐中，将球磨罐放在球磨机上，球磨至D50小于5μm；

（4）砂磨：利用砂磨机将球磨完成后的混合浆体进行砂磨，砂磨至要求精度D97小于1μm，添加增塑剂和增强剂；

（5）喷雾造粒：在喷雾干燥塔内进行喷雾造粒，得到正态分布的造粒粉，其中40目到100目之间的造粒粉含量大于总量的80%，含水率小于1%；

（6）干压成型：将上述得到的造粒粉进行干压成型，采用双向液压机进行加压，成型压强为30-40MPa；

（7）等静压成型：提高坯体致密度，在200Mpa的条件下，持续3-5min；

（8）烧成：在1500-1520℃的温度下进行烧成，保温2-5h。

步骤（1）中α氧化铝粉与3mol钇稳定纳米二氧化锆的质量比为80：20，TiO₂的含量为0.1-0.5wt%，Ca-Mg-Si的含量为0.5-1wt%。

Ca-Mg-Si选用CaO-MgO-SiO₂，CaO-MgO-SiO₂中CaO的含量为18%-24%，MgO的含量为32%-40%，SiO₂的含量为36%-45%。

本发明的有益效果：1、晶粒细化，严格控制基体（氧化铝）和弥散相（氧化锆）的晶粒尺寸，使氧化锆更均匀地弥散在氧化铝之间，具备更好的增韧效果。