一种喷嘴用陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种喷嘴用陶瓷材料及其制备方法，由以下成分组成：Al2O370～90重量份；SiO21～10重量份；BN纳米管5～20重量份；膨润土粉1～5重量份；粘结剂0.5～3重量份。以氧化铝作为陶瓷的主要成分，得到的陶瓷强度高、耐磨性较好，硬度较高、耐蚀性和绝缘性好。BN纳米管不仅具有一定的力学性能与热传导性能，同时其耐高温、抗氧化能力和自润滑性能较好。本发明专利技术以Al2O3、SiO2、BN纳米管和膨润土粉为原料，利用相互之间的协同作用，进一步提高该喷嘴用陶瓷材料的耐磨损性能。实验结果表明，本发明专利技术制备的喷嘴用陶瓷材料的耐磨损性能良好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及陶瓷材料
，尤其涉及一种喷嘴用陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
氧化铝陶瓷是以Al2O3为主要成分，含少量SiO2的陶瓷。根据Al2O3含量不同，分为75瓷，又称刚玉-莫来石瓷；95瓷、99瓷，又称刚玉瓷。一般来讲，Al2O3含量愈高，玻璃相愈少，气孔愈少，陶瓷的性能愈好，但工艺愈复杂，成本愈高。氧化铝陶瓷具有如下性质：其强度高，是普通陶瓷的2～6倍，抗拉强度可达250MPa；耐磨性好，硬度次于金刚石、碳化硼、立方氮化硼和碳化硅，居第5；耐高温性能好，刚玉陶瓷可在1600℃下长期工作，在空气中的最高使用温度达1980℃；耐蚀性和绝缘性好；脆性大，抗热振性差，不能承受环境温度的突然变化。现有技术中，申请号为201210318895.4的中国专利文献报道了一种氮化钛-氧化铝复相耐磨高温陶瓷材料的制备方法，以工业固体废弃物铝灰、金红石矿粉或金红石型钛白粉为主要原料，以铝灰中的金属铝为还原剂，采用铝热还原氮化工艺制备了氮化钛-氧化铝复合粉体，再利用得到的复相粉体制备氮化钛、氧化铝复相耐磨耐高温陶瓷，实现废铝灰的循环再利用和环境保护。申请号为201210440410.9的中国专利文献报道了一种氧化铝陶瓷的制备方法，所述氧化铝陶瓷的成分为SiO2、MgO、ZrO2，余量为Al2O3，其制备方法为：将原料加工、氧化铝陶瓷的成形、生坯的干燥和素烧、烧结和后处理。但是上述现有技术报道的氧化铝陶瓷的耐磨性能较差，不适用于制备喷嘴。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种喷嘴用陶瓷材料及其制备方法，该喷嘴用陶瓷材料具有良好的耐磨性能。有鉴于此，本专利技术提供了一种喷嘴用陶瓷材料，由以下成分组成：优选的，由以下成分组成：相应的，本专利技术还提供一种喷嘴用陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：将70～90重量份Al2O3、1～10重量份SiO2、5～20重量份BN纳米管、1～5重量份膨润土粉和0.5～3重量份粘结剂混合，注入球磨机内球磨处理10～20小时，烧结后得到喷嘴用陶瓷材料。优选的，所述SiO2进行预处理：⑴、将SiO2原料经高温煅烧，去除原料中的易挥发的杂质，以及化学结合和物理吸附的水分或气体有机物；⑵、晶型转变：高温煅烧处理，将晶型为β-SiO2煅烧成晶型为α-SiO2，球磨α-SiO2至300目的细粉，再进行酸洗、烘干、磁选，得到99％的高纯硅粉；⑶、硅粉纯化：步骤⑵中高纯硅粉再经1750℃的电弧炉熔融，得到纯度含量不少于99.99％的高纯α-SiO2。优选的，所述BN纳米管按照以下方法进行处理：将BN纳米管在1400～1450℃下进行高温处理。优选的，所述膨润土粉的粒径为50μm～150μm。优选的，所述粘结剂由重量比为2～3：1～2：30～35：6的糊精、羧甲基纤维素、蒸馏水和阿拉伯树脂溶液构成，所述阿拉伯树脂溶液的质量浓度为8～10％。优选的，所述Al2O3为80～90重量份，SiO2为3～8重量份，BN纳米管为10～15重量份，膨润土粉为3～5重量份，粘结剂为1～3重量份。优选的，所述球磨处理的时间为12～15小时。优选的，所述烧结步骤具体为：升温至430～470℃保温2～5小时，然后升温至560～620℃保温5～8小时。本专利技术提供了一种喷嘴用陶瓷材料及其制备方法，由以下成分组成：Al2O370～90重量份；SiO21～10重量份；BN纳米管5～20重量份；膨润土粉1～5重量份；粘结剂0.5～3重量份。以氧化铝作为陶瓷的主要成分，得到的陶瓷强度高、耐磨性较好，硬度较高、耐蚀性和绝缘性好。BN纳米管不仅具有一定的力学性能与热传导性能，同时其耐高温、抗氧化能力和自润滑性能较好。本专利技术以Al2O3、SiO2、BN纳米管和膨润土粉为原料，利用相互之间的协同作用，进一步提高该喷嘴用陶瓷材料的耐磨损性能。此外，本专利技术采用球磨和烧结处理制备喷嘴用陶瓷材料，球磨处理更能确保产品的精密度，大大地提高了经济效益和工作效率。实验结果表明，本专利技术制备的喷嘴用陶瓷材料的耐磨损性能良好。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术实施例公开了一种喷嘴用陶瓷材料，由以下成分组成：以氧化铝作为制备陶瓷的主要成分，得到的陶瓷材料具有如下性质：强度高，是普通陶瓷的2～6倍，抗拉强度可达250MPa；耐磨性好，硬度次于金刚石、碳化硼、立方氮化硼和碳化硅，居第5；耐高温性能好，刚玉陶瓷可在1600℃下长期工作，在空气中的最高使用温度达1980℃；耐蚀性和绝缘性好；脆性大，抗热振性差，不能承受环境温度的突然变化。本专利技术对于所述Al2O3并无特别限制，可以采用本领域技术人员熟知的用于制备的陶瓷材料的Al2O3。同时，优选对SiO2原料预先处理，具体为：⑴、SiO2原料经高温煅烧，来去除原料中的易挥发的杂质，以及化学结合和物理吸附的水分或气体有机物；⑵、晶型转变：高温煅烧处理，将晶型为β-SiO2煅烧成晶型为α-SiO2，球磨α-SiO2至300目的细粉，再进行酸洗、烘干、磁选，得到99％的高纯硅粉；⑶、硅粉纯化：步骤⑵中高纯硅粉再经1750℃的电弧炉熔融，得到纯度含量不少于99.99％的高纯α-SiO2。本专利技术采用SiO2作为材料，由于SiO2体积密度小且科学合理的配制分子结构与自研的科学配方，是铁合金等其他金属材料在常温下的几十倍的寿命，它有低的膨胀系数0.54×10-6/℃。具有优良的抗热震性，在1050℃与冷水之间的冷热循环不小于30次，它的热传导率2.1W/(m.k)，在1100摄氏度以下不变化，荷重软化为1250℃，体积密度2.6～2.9g/cm3，常温电阻1015Ω·cm，化学稳定性好：耐酸、耐碱、抗玻璃熔渣等熔融金属的侵蚀。BN纳米管具有与C纳米管相似的石墨化结构，并具有与C纳米管同样优异的力学性能与热传导性能，同时其耐高温与抗氧化能力更强。BN纳米管的带隙宽度约为5.5eV，为宽带隙半导体材料。本发明通过将BN纳米管与BN粉末结合使用，提高了该喷嘴用陶瓷材料的耐高温性能，也一定程度上保证了该喷嘴用陶瓷材料的自润滑性能。本专利技术优选对BN纳米管按照以下方法进行处理：将BN纳米管在1400～1450℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷嘴用陶瓷材料，其特征在于，由以下成分组成：

【技术特征摘要】
1.一种喷嘴用陶瓷材料，其特征在于，由以下成分组成：
2.根据权利要求1所述的喷嘴用陶瓷材料，其特征在于，由以
下成分组成：
3.一种喷嘴用陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步
骤：
将70～90重量份Al2O3、1～10重量份SiO2、5～20重量份BN
纳米管、1～5重量份膨润土粉和0.5～3重量份粘结剂混合，注入球
磨机内球磨处理10～20小时，烧结后得到喷嘴用陶瓷材料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述SiO2进
行预处理：
⑴、将SiO2原料经高温煅烧，去除原料中的易挥发的杂质，以及
化学结合和物理吸附的水分或气体有机物；
⑵、晶型转变：高温煅烧处理，将晶型为β-SiO2煅烧成晶型为
α-SiO2，球磨α-SiO2至300目的细粉，再进行酸洗、烘干、磁选，得
到99％的高纯硅粉；
⑶、硅粉纯化：步骤⑵中高纯硅粉再经1750℃的电弧炉熔融，得
到纯度含量不少于99.99％的高纯α-SiO2。
5....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈帆，
申请(专利权)人：柳州创宇科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45