一种坩埚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坩埚用陶瓷材料，由以下成分组成：BN50～70重量份；Al2O310～20重量份；碳纳米管0.5～2重量份；沸石粉6～10重量份；粘结剂0.5～3重量份。BN是共价晶体，晶体结构为六方结构，耐热性、导热性和热稳定性良好，且具有较好的自润滑性，耐磨性好。本发明专利技术还以Al2O3、碳纳米管和沸石粉为原料，利用相互之间的协同作用，进一步提高该坩埚用陶瓷材料的耐磨损性能。此外，本发明专利技术采用球磨和烧结处理制备坩埚用陶瓷材料，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，本发明专利技术制备的坩埚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。
技术介绍
氣化棚晶体属八方晶系，结构与石墨相似，又称"白石墨"，其具有如下性质：氣化 硼晶体具有良好的耐热性、热稳定性、导热性、高温介电强度，是理想的散热材料和高温绝 缘材料；化学稳定性好，能抵抗大部分熔融金属的浸蚀；自润滑性好；硬度低，可进行机械 加工，精度为1/1〇〇_。因此，氮化硼可用于制造冶金用高温容器、半导体散热绝缘零件、高 温轴承、热电偶套管及玻璃成形模具等，尤其可以用于制备熔炼半导体的坩埚。 现有技术对氮化硼材料进行了较为广泛的报道，例如，申请号为200810040504. 0 的中国专利文献报道了一种氮化硼多孔陶瓷保温材料、制备方法及应用，该多孔陶瓷保温 材料由原位反应生成的氮化硼和作为基体的氮化硼颗粒构成，同时该文献提供了两种该材 料的制备方法，一种是将氮化硼粉、氮化硼前驱体和粘结剂、造孔剂混合，干压后于1100? 1800°C下进行烧结，得到部分烧结的多孔材料；另一种是将氮化硼粉、氮化硼前驱体和造孔 剂及可形成凝胶的物质混合形成浆料，浇注后使浆料固化，干燥、脱脂、烧结后得到多孔材 料。但是，该文献报道的氮化硼多孔陶瓷保温材料的高温耐磨损性能较差，因此，本专利技术人 考虑，提供，该坩埚用陶瓷材料具有良好的耐磨性能。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供，该坩埚用陶 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坩埚用陶瓷材料，由以下成分组成： BN 50 ~ 70重量份； Al2O3 10 ~ 20 重量份； 碳纳米管 0.5 ~ 2重量份； 沸石粉 6 ~ 10重量份； 黏结剂 0.5 ~ 3重量份。 优选的，由以下成分组成： BN 60 ~ 70重量份； Al2O3 10?丨5重量份； 碳纳米管 0.5?1重量份； 沸石粉 8 ~ 10重量份； 粘结剂 0.5?2重量份。 相应的，本专利技术还提供一种坩埚用陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤： 将50?70重量份BNUO?20重量份A1203、0. 5?2重量份单层碳纳米管、6? 10重量份沸石粉和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 后得到坩埚用陶瓷材料。 优选的，所述BN包括BN纳米管。 优选的，所述碳纳米管按照以下方法进行处理： 将碳纳米管在1400?1450°C下进行高温处理。 优选的，所述沸石粉的粒径为80?120 μ m。 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BN为60?70重量份，Al2O3为10?15重量份，碳纳米管为0. 1? 1重量份，沸石粉为8?10重量份，粘结剂为0. 5?2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420?460°C保温2?5小时，然后升温至580?630°C保温3?8小时。 本专利技术提供了 一种坩埚用陶瓷材料，由以下成分组成：BN50?70重量份； Al2O3IO?20重量份；碳纳米管0. 5?2重量份；沸石粉6?10重量份；粘结剂0. 5?3重 量份。BN是共价晶体，晶体结构为六方结构，耐热性、导热性和热稳定性良好，且具有较好的 自润滑性，耐磨性好。本专利技术还以Al 2O3、碳纳米管和沸石粉为原料，利用相互之间的协同作 用，进一步提高该坩埚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坩 埚用陶瓷材料，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，本专利技术制备的坩埚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坩埚用陶瓷材料，由以下成分组成： BN 50 ~ 70重量份； Al2O3 10 ~ 20 重量份； 碳纳米管 0.5 ~ 2重量份； 沸石粉 6 ~ 10重量份； 粘结剂 0.5 ~ 3重量份。 其中，BN为共价晶体，晶体结构为六方结构，具有如下性质：良好的耐热性和导热 性，热导率与不锈钢相当，热胀系数比金属和其它陶瓷低得多，故抗热振性和热稳定性好； 高温绝缘性好，200(TC仍是绝缘体，是理想的高温绝缘材料和散热材料；化学稳定性高，能 抗Fe、Al、Ni等熔融金属的侵蚀；硬度较其它陶瓷低，可切削加工；有自润滑性，耐磨性好。 本专利技术采用的BN包括BN纳米管和BN粉末。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。本专利技术通过将BN纳米 管与BN粉末结合使用，提高了该坩埚用陶瓷材料的耐高温性能，也一定程度上保证了该坩 埚用陶瓷材料的自润滑性能。 以氧化铝作为陶瓷材料的组分，形成的陶瓷的强度高，是普通陶瓷的2?6倍；耐 磨性好，硬度次于金刚石、碳化硼、立方氮化硼和碳化硅；耐高温性能好，可在1600 °C下长 期工作，在空气中的最高使用温度达1980°C ;耐蚀性和绝缘性好。 本专利技术采用的碳纳米管优选为单层碳纳米管，优选对碳纳米管按照以下方法进行 处理：将碳纳米管在1400?1450°C下进行高温处理。通过将碳纳米管进行高温处理，使碳 纳米管的孔径扩大。由于高温处理的温度与碳纳米管的孔径相关，温度过高将使碳纳米管 的孔径过大，因此，所述高温处理的温度优选为1200?1800°C，更优选为1400?1450°C。 本专利技术通过采用经过高温处理的碳纳米管，可以提高材料的自润滑性质，从而提高陶瓷材 料的耐磨性能。 沸石是含水多孔硅酸盐的总称，其结晶结构主要是由硅氧四面体构成，其中部分 四价硅离子被三价铝离子取代，导致负电荷过剩，因此结构中有碱金属（或碱土金属）等平 衡电荷的离子，同时沸石架构中有一定孔径的孔腔和孔道，决定了其具有吸附、离子交换以 及自润滑性质。 改性时，先将天然沸石粉用去离子水清洗干净，烘干，称取一定质量的沸石，浸泡 在一定浓度的改性剂（溶液）中，充分搅拌不少于2小时，中和后过滤，用去离子水清洗干 净，烘干备用。 本专利技术利用了沸石粉中的孔腔和孔道，其具有一定的自润滑性质。所述沸石粉的 粒径优选为80?110 μ m，更优选为90?110 μ m。 本专利技术还以Al2O3、碳纳米管和沸石粉为原料，利用相互之间的协同作用，进一步提 高该坩埚用陶瓷材料的耐磨损性能。 相应的，本专利技术还提供一种坩埚用陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：将50? 70重量份BN、10?20重量份A1203、0. 5?2重量份单层碳纳米管、6?10重量份沸石粉和 〇. 5?3重量份粘结剂混合，注入球磨机内球磨处理10?20小时，烧结后得到坩埚用陶瓷 材料。 所述粘结剂优选由重量比为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%。更优选当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种坩埚用陶瓷材料，其特征在于，由以下成分组成：

【技术特征摘要】

【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