一种氮基耐磨陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氮基耐磨陶瓷材料及其制备方法，其由下列重量份的原料制成：氮化硅2‑8份、氮化硼3‑6份、蒙脱石6‑12份、硅藻土10‑15份、磷灰石5‑9份、硅灰石5‑8份、石英砂1‑3份、氧化锆1‑4份、氧化镁4‑6份、木质素磺酸钠2‑5份、乙二醇二甲醚2‑4份、丙三醇1‑6份、氢氧化钠1‑2份、分散剂1‑4份、稳定剂2‑5份、偶联剂1‑2份。制备而成的氮基耐磨陶瓷材料,其添加了氨基材料耐磨性能更好，硬度高，同时兼具耐火性能。同时，还公开了这种氮基耐磨陶瓷材料的制备方法。

Nitrogen based wear resistant ceramic material and preparation method thereof

The invention discloses a nitrogen ceramic material and preparation method thereof, which comprises the following parts by weight of raw materials: silicon nitride 2 8 copies, 6 copies, 3 BN 6 montmorillonite 12 copies, 15 copies, 10 diatomite 5 apatite 9 copies, 8 copies, 5 wollastonite 1 quartz sand 3, zirconia 1 4, 4 6, Magnesium Oxide sodium lignosulfonate 2 5 ethylene glycol ether two, 2 4, glycerol 1 6 copies, 2 copies, 1 sodium hydroxide dispersant 1 4 copies, 5 copies, 2 stabilizer 1 2 coupling agent. The nitrogen based wear resistant ceramic material prepared by the method has the advantages of better wear resistance, high hardness and good fire resistance. At the same time, the invention also discloses a preparation method of the nitrogen based wear resistant ceramic material.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及陶瓷材料领域，特别涉及到一种氮基耐磨陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
氮基金属化合物是一种综合性能优良新型陶瓷材料，具有优良的热传导性，可靠的电绝缘性，低的介电常数和介电损耗，无毒以及与硅相匹配的热膨胀系数等一系列优良特性，被认为是新一代高集程度半导体基片和电子器件封装的理想材料，受到了国内外研究者的广泛重视。氮基金属化合物相关的陶瓷及其陶瓷复合材料性能优异，然而过高的成本限制了它的实际应用，所以本专利技术工作工艺优化，组分配比优化，大幅度的降低了氮基陶瓷材料的制作成本，同时大幅度的提高了陶瓷材料的性能，使其在耐磨性和硬度方面有大幅度的提高，同时通过添加相关的组分是陶瓷制品获得了耐火性能。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种氮基耐磨陶瓷材料及其制备方法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到的氮基耐磨陶瓷材料，其添加了氨基材料耐磨性能更好，硬度高，同时兼具耐火性能，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种氮基耐磨陶瓷材料，由下列重量份的原料制成：氮化硅2-8份、氮化硼3-6份、蒙脱石6-12份、硅藻土10-15份、磷灰石5-9份、硅灰石5-8份、石英砂1-3份、氧化锆1-4份、氧化镁4-6份、木质素磺酸钠2-5份、乙二醇二甲醚2-4份、丙三醇1-6份、氢氧化钠1-2份、分散剂1-4份、稳定剂2-5份、偶联剂1-2份。优选地，所述分散剂为焦磷酸钠、正磷酸钠、酒石酸钠、硅酸钠中的一种或几种。优选地，所述稳定剂为氯硅酸钠复合物、硬脂酸锂、苯甲酸钙、月硅酸钙中的任意一种。优选地，所述偶联剂选自磷酸氨苄酯、双十六烷基硼酸异丙酯、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或几种。所述的氮基耐磨陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照重量份称取各原料；（2）将蒙脱石、硅藻土、磷灰石、硅灰石、石英砂加入管式炉内进行热处理，热处理温度为400-620℃，时间为25分钟，然后自然降温冷却至室温，静置30分钟;（3）将氮化硅、氮化硼、氧化锆、氧化镁、木质素磺酸钠、步骤（2）的混合物加入球磨机，球磨机中球料比为15:1，球磨时间为3-5小时，球磨机的转速为100-200转/分钟；（4）将步骤（3）的球磨粉碎物、乙二醇二甲醚、丙三醇、氢氧化钠、分散剂一起加入高速加压匀质机中，转速3000-5000转/分钟，压强为1-2MPa，混合搅拌20分钟；（5）将步骤（4）的匀质混合物过筛分选，收集过筛混合物；（6）将步骤（5）的过筛混合物、稳定剂、偶联剂注入模具中，在高温煅烧炉中进行加压成型，煅烧温度以8-10℃/分的升温速度升至780-860℃，然后在温度为780-860℃时保温60分钟，加压速度为0.05-0.1MPa/分，成型压力为2-5MPa；（7）将步骤（6）的煅烧模型降至室温后，去模、脱蜡、放于氮气保温箱中养护2-4小时，即得成品。优选地，所述筛孔径为200-300目。优选地，所述保温箱温度为65-75℃。本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：（1）本专利技术的氮基耐磨陶瓷材料，以蒙脱石、硅藻土、磷灰石、硅灰石、石英砂、氮化硅、氮化硼、氧化锆、氧化镁为主要成分，通过加入木质素磺酸钠、乙二醇二甲醚、丙三醇、氢氧化钠、分散剂、稳定剂、偶联剂，辅以加热处理、球磨粉碎、加压匀质、过筛分选、高温煅烧、去模脱蜡、养护成型等工艺，使得制备而成的氮基耐磨陶瓷材料，其添加了氨基材料耐磨性能更好，硬度高，同时兼具耐火性能，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。（2）本专利技术的氮基耐磨陶瓷材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。具体实施方式下面结合具体实施例对专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1（1）按照重量份称取氮化硅2份、氮化硼3份、蒙脱石6份、硅藻土10份、磷灰石5份、硅灰石5份、石英砂1份、氧化锆1份、氧化镁4份、木质素磺酸钠2份、乙二醇二甲醚2份、丙三醇1份、氢氧化钠1份、焦磷酸钠1份、氯硅酸钠复合物2份、磷酸氨苄酯1份；（2）将蒙脱石、硅藻土、磷灰石、硅灰石、石英砂加入管式炉内进行热处理，热处理温度为400℃，时间为25分钟，然后自然降温冷却至室温，静置30分钟;（3）将氮化硅、氮化硼、氧化锆、氧化镁、木质素磺酸钠、步骤（2）的混合物加入球磨机，球磨机中球料比为15:1，球磨时间为3小时，球磨机的转速为100转/分钟；（4）将步骤（3）的球磨粉碎物、乙二醇二甲醚、丙三醇、氢氧化钠、焦磷酸钠一起加入高速加压匀质机中，转速3000转/分钟，压强为1MPa，混合搅拌20分钟；（5）将步骤（4）的匀质混合物过筛分选，收集过筛混合物，筛孔径为200目；（6）将步骤（5）的过筛混合物、氯硅酸钠复合物、磷酸氨苄酯注入模具中，在高温煅烧炉中进行加压成型，煅烧温度以8℃/分的升温速度升至780℃，然后在温度为780℃时保温60分钟，加压速度为0.05MPa/分，成型压力为2MPa；（7）将步骤（6）的煅烧模型降至室温后，去模、脱蜡、放于氮气保温箱中养护2小时，即得成品，保温箱温度为65℃。制得的氮基耐磨陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。实施例2（1）按照重量份称取氮化硅4份、氮化硼3份、蒙脱石9份、硅藻土12份、磷灰石6份、硅灰石6份、石英砂2份、氧化锆2份、氧化镁5份、木质素磺酸钠3份、乙二醇二甲醚2份、丙三醇3份、氢氧化钠1份、正磷酸钠2份、硬脂酸锂3份、双十六烷基硼酸异丙酯1份；（2）将蒙脱石、硅藻土、磷灰石、硅灰石、石英砂加入管式炉内进行热处理，热处理温度为480℃，时间为25分钟，然后自然降温冷却至室温，静置30分钟;（3）将氮化硅、氮化硼、氧化锆、氧化镁、木质素磺酸钠、步骤（2）的混合物加入球磨机，球磨机中球料比为15:1，球磨时间为3.5小时，球磨机的转速为120转/分钟；（4）将步骤（3）的球磨粉碎物、乙二醇二甲醚、丙三醇、氢氧化钠、正磷酸钠一起加入高速加压匀质机中，转速4000转/分钟，压强为1.5MPa，混合搅拌20分钟；（5）将步骤（4）的匀质混合物过筛分选，收集过筛混合物，筛孔径为220目；（6）将步骤（5）的过筛混合物、硬脂酸锂、双十六烷基硼酸异丙酯注入模具中，在高温煅烧炉中进行加压成型，煅烧温度以9℃/分的升温速度升至800℃，然后在温度为800℃时保温60分钟，加压速度为0.07MPa/分，成型压力为3MPa；（7）将步骤（6）的煅烧模型降至室温后，去模、脱蜡、放于氮气保温箱中养护2.5小时，即得成品，保温箱温度为67℃。制得的氮基耐磨陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。实施例3（1）按照重量份称取氮化硅6份、氮化硼5份、蒙脱石11份、硅藻土14份、磷灰石8份、硅灰石7份、石英砂2份、氧化锆3份、氧化镁5份、木质素磺酸钠4份、乙二醇二甲醚3份、丙三醇5份、氢氧化钠2份、酒石酸钠3份、苯甲酸钙4份、乙烯基三乙氧基硅烷2份；（2）将蒙脱石、硅藻土、磷灰石、硅灰石、石英砂加入管式炉内进行热处理，热处理温度为550℃，时间为25分钟，然后自然降温冷却至室温，静置30分钟;（3）将氮化硅、氮化硼、氧化锆、氧化镁、木质素磺酸钠、步骤（2）的混合物加入球磨机，球磨机中球料比为15:1，球磨时间为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮基耐磨陶瓷材料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：氮化硅2‑8份、氮化硼3‑6份、蒙脱石6‑12份、硅藻土10‑15份、磷灰石5‑9份、硅灰石5‑8份、石英砂1‑3份、氧化锆1‑4份、氧化镁4‑6份、木质素磺酸钠2‑5份、乙二醇二甲醚2‑4份、丙三醇1‑6份、氢氧化钠1‑2份、分散剂1‑4份、稳定剂2‑5份、偶联剂1‑2份。

【技术特征摘要】
1.一种氮基耐磨陶瓷材料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：氮化硅2-8份、氮化硼3-6份、蒙脱石6-12份、硅藻土10-15份、磷灰石5-9份、硅灰石5-8份、石英砂1-3份、氧化锆1-4份、氧化镁4-6份、木质素磺酸钠2-5份、乙二醇二甲醚2-4份、丙三醇1-6份、氢氧化钠1-2份、分散剂1-4份、稳定剂2-5份、偶联剂1-2份。2.根据权利要求1所述的氮基耐磨陶瓷材料，其特征在于：所述分散剂为焦磷酸钠、正磷酸钠、酒石酸钠、硅酸钠中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的氮基耐磨陶瓷材料，其特征在于：所述稳定剂为氯硅酸钠复合物、硬脂酸锂、苯甲酸钙、月硅酸钙中的任意一种。4.根据权利要求1所述的氮基耐磨陶瓷材料，其特征在于：所述偶联剂选自磷酸氨苄酯、双十六烷基硼酸异丙酯、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或几种。5.根据权利要求1-4任一所述的氮基耐磨陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）按照重量份称取各原料；（2）将蒙脱石、硅藻土、磷灰石、硅灰石、石英砂加入管式炉内进行热处理，热处理温度为400-620℃，时间为25分钟，然后...

【专利技术属性】
技术研发人员：马志明，
申请(专利权)人：苏州洛特兰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32