[发明专利]一种用于炼钢连铸结晶器的氧化锆陶瓷材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种用于炼钢连铸结晶器的氧化锆陶瓷材料及其喷涂方法，由以下原料组成：改性钙掺杂氧化锆，碳掺杂氧化铝纤维，碳化硅，碳化锆，氮化硅，碳化钛，耐磨金刚石粉末，氧化镧和氧化镁；本发明采用超音速火焰喷涂方法和激光重熔进行结晶器铜板表面喷涂，本发明喷涂得到的涂层热导率可达到264W/(m•K)以上；硬度为16GPa以上；抗弯强度为1250MPa以上；断裂韧性为16MPa•m1/2以上；具有高熔点、高光泽度、高抗弯强度、优异的断裂韧性、导热速率快、传热系数高、烧结的致密度高、不容易出现裂纹、使用寿命长的优点。

主权项

1.一种用于炼钢连铸结晶器的氧化锆陶瓷材料，其特征在于：以重量份计，由以下原料组成：改性钙掺杂氧化锆80~90份，碳掺杂氧化铝纤维4~8份，碳化硅20~26份，碳化锆3~6份，氮化硅1~4份，碳化钛1~3份，耐磨金刚石粉末4~6份，氧化镧1~4份和氧化镁2~6份；所述改性钙掺杂氧化锆由以下步骤制备得到：①将氢氧化锆加入质量浓度为5~10%的硝酸中，搅拌溶解，向其中加入模板剂，回流5~10小时，然后向其中加入质量浓度为25~30%的硝酸钙溶液，继续回流搅拌1~2小时，水洗，过滤，得到滤饼，将所得滤饼在300~350℃下煅烧2小时，得到钙掺杂氧化锆；所述模板剂由乙醇和正丁胺按照质量比1：3~5混合得到；其中氢氧化锆、硝酸、模板剂、硝酸钙溶液的质量比为250g：1~3L：15~20g：150~200g；②将步骤①得到的钙掺杂氧化锆，氧化钇，氧化钪和氧化铈在700~800℃下煅烧3h；然后以50℃/min的升温速率进行升温，升温至1100~1200℃，保持温度不变煅烧4h；得到煅烧粉体；其中步骤①所得镁掺杂氧化锆，氧化钇，氧化钪和氧化铈的质量比为20~40：1~3：0.5~1：0.5~1；③将步骤②所得煅烧粉体，羧甲基纤维素和六偏磷酸钠混合，在球磨机中进行球磨，球磨机转速为350~450rpm，球磨时间为5~6h；球磨后干燥2h，得到改性钙掺杂氧化锆；其中步骤②所得煅烧粉体、羧甲基纤维素和六偏磷酸钠的质量比为30~40：4~6：3~4；所述碳掺杂氧化铝纤维按照以下步骤制备得到：将氧化铝溶胶加入质量浓度为50%的乙酸水溶液中，混合均匀后纺丝，纺丝结束后加入聚丙烯腈基碳纤维，然后在850~900℃下烧结1h，然后以50℃/min的升温速率进行升温，升温至1500℃，保持温度不变烧结，烧结2h，得到碳掺杂氧化铝纤维；其中氧化铝溶胶、乙酸水溶液和聚丙烯腈基碳纤维的质量比为1：2~4：0.2~0.5；所述耐磨金刚石粉末按照以下步骤制备得到：将细度为325目以上的金刚石粉末加入到油酸中在30~40℃下搅拌混匀，然后向其中加入硬脂酸，升温至80~90℃，搅拌1小时，得到反应物，将所得反应物用乙醇洗涤后真空干燥得到耐磨金刚石粉末，其中金刚石粉末、油酸、硬脂酸和乙醇的质量比为1~2：3：0.1~0.5：5~10。