[发明专利]一种耐磨氧化铝陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐磨氧化铝陶瓷的制备方法。

背景技术

氧化铝陶瓷材料是目前使用最广，产量最大的工程陶瓷材料。由于它耐磨、耐腐蚀、耐高温、机械强度高，作为研磨介质、耐火材料以及切削工具的研究较多；在机械、化工、纺织、航天航空、农业生产方面也都有广泛地应用。

氧化铝陶瓷作为耐磨材料在各领域应用都很广泛。但是目前国内生产的高质量耐磨氧化铝产品，氧化铝含量都在92%左右，这极大的限制了耐磨氧化铝的发展。高氧化铝含量，高耐磨的氧化铝陶瓷生产技术目前仍然比较落后。另外国内外对耐磨氧化铝陶瓷的研究已经很多，而利用稀土化合物增强耐磨性的研究，国内外未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种利用稀土钕化合物和其他金属化合物的掺入制备高质量耐磨氧化铝陶瓷的方法，制备出的陶瓷磨损率很低。

具体步骤为：

（1）原料各组分重量百分比为：Al₂O₃74.5-99.5%，添加剂0.5-25.5%；添加剂中：钙、镁、硅的化合物或者矿物为0.2-25%，稀土钕的化合物或者矿物为0.001-15%。

（2）将按步骤（1）配料比配好的料混合均匀，按照料水质量比为1:1-1:2加入去离子水，用搅拌球磨机或管式球磨机球磨8-50小时。

（3）将步骤（2）所得料在50-120℃烘10-24小时。

（4）将步骤（3）所得料采用滚压成型、冷等静压成型、轴压成型或可塑成型制成坯体。

（5）将步骤（4）所得坯体在1200-1750℃烧结并保温0.1-6小时，冷却至室温，得到耐磨氧化铝陶瓷。

所述稀土钕的化合物为氧化钕、硝酸钕、草酸钕、碳酸女、氢氧化钕和磷酸钕中的一种或多种。

所述钙的化合物为氧化钙的质量百分数大于35%的化合物，含钙的矿物为石灰岩、方解石或者白垩岩中的一种或多种。

所述镁的化合物为氧化镁或者氧化镁的质量百分数大于35%的化合物，含镁的矿物为白云石、菱镁矿和坡缕石中的一种或多种。

所述硅的化合物为二氧化硅质量百分数大于35%的化合物，含硅矿物为透辉石、蒙脱土、透辉石、叶腊石、滑石、高岭土和蛇纹石中的一种或多种。

经测试，本发明的成品磨损率最低可达0.00071%h^-1，比不添加稀土化合物的氧化铝陶瓷耐磨性能提高了约42%。

本发明通过添加稀土钕的化合物制备出了低磨损率的氧化铝陶瓷。原料来源丰富，生产工艺简单，易于工业化生产，具有应用前景。

具体实施方式

实施例1:

（1）原料各组分重量百分比为:Al₂O₃为98%；高岭土为0.6%；石灰岩为0.6%；MgCO₃为0.6%；Nd₂O₃为0.2%。

（2）将按步骤（1）配料比配好的料混合均匀，加入150ml去离子水，球磨10小时。

（3）将步骤（2）所得料在105℃烘12小时。

（4）将步骤（3）所得料采用冷等静压成型，在100MP保压5分钟。

（5）将步骤（4）所得坯体在1500℃烧结并保温2小时，冷却至室温，得到耐磨氧化铝陶瓷。

测试耐磨氧化铝陶瓷磨损率为0.00079%h^-1。

实施例2:

（1）原料各组分重量百分比为:Al₂O₃为95%；高岭土为1.5%；碳酸钙为1.5%；菱镁矿为1.6%；Nd₂O₃为0.4%。

（2）将按步骤（1）配料比配好的料混合均匀，加入150ml去离子水，球磨10小时。

（3）将步骤（2）所得料在105℃烘12小时。

（4）将步骤（3）所得料采用冷等静压成型，在100MP保压5分钟。

（5）将步骤（4）所得坯体在1475℃烧结并保温2小时，冷却至室温，得到耐磨氧化铝陶瓷。

测试耐磨氧化铝陶瓷磨损率为0.0012%h^-1。