高温急变陶瓷材料及制品制造技术

一种以莫来石－堇青石－刚玉为基体的高温急变陶瓷材料其特征在于：所述的基体材料中掺入了５～１０％重量份的氧化锆超细粉作为基体的改性添加剂；所用的基体材料由三氧化二铝、高岭土、烧滑石和膨润土配制而成，且所用莫来石其Ａｌ＃－［２］Ｏ＃－［３］含量７４％以上，ＳｉＯ＃－［２］含量２３．５以上；所用堇青石其Ａｌ＃－［２］Ｏ＃－［３］３４％以上，ＳｉＯ＃－［２］含量４９％以上；ＭｇＯ含量１４．６％以上；所用工业级ａ－Ａｌ＃－［２］Ｏ＃－［３］含量９９．９％以上；所用高岭土其Ａｌ＃－［２］Ｏ＃－［３］含量在３５％以上，ＳｉＯ＃－［２］含量４３％以上；所用烧滑石其ＳｉＯ＃－［２］其含量５８％以上；ＭｇＯ含量３０％以上，所用膨润土其Ａｌ＃－［２］Ｏ＃－［３］含量２１％以上，ＳｉＯ＃－［２］含量４７．９％以上；所用添加剂氧化锆其氧化锆含量９９．６％以上。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高温急变陶瓷材料及制品，属高温陶瓷材料制作方法类，尤其是指适用于精密浇铸行业用的模具。
技术介绍
随着我国宇航、航空及原子能及其它新型能源的深入开发使用，不仅对高温、高强材料的需求越来越广泛，而且对其耐高温、高强度性能要求也越来越苛刻。几十年以来，人们为达到上述使用目的，已经从耐800-1100℃的金属基高温合金材料的研发使用，推进到以陶瓷为基础材料的耐高温、高强材料领域。目前，市场上具有耐高温、搞热震性能、抗金属熔蚀性的无机陶瓷材料种类不少，可供用户选择的材料中常见的有莫来石、莫来石——堇青石，刚玉、碳化硅等材料，这些材料虽有它优良性能的一面，但还是难以满足特种铸造行业——航空零部件铸造行业的苛刻要求。因为这种行业中不仅需要能耐1650℃以上高温，而且还要求具有很强抗热震性、抗金属熔融体熔蚀性和抗金属熔体冲刷性的陶瓷新材料。很显然，目前我国国内传统陶瓷业是无法做到的因此，为我国一些特殊工业行业寻求一种高温急变材料，无疑是专利技术的主要目的和归宿。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高温急变陶瓷材料的制作方法及其制品，希望它既能耐1650℃以上高温使用环境，能耐高温急变，而且还有良好的抗热震性和抗熔蚀性及抗热液冲刷性。具体实施例方式本专利技术提出的这种高温急变陶瓷材料及制品，它是对目前公知的莫来石、堇青石陶瓷材料的一种创造性改进。这种以莫来石——堇青石为基础的陶瓷材料，添加工业用三氧化二铝、氧化锆、高岭土、烧滑石和膨润土配制而成，并且要求所采用的莫来石、堇青石、氧化浩粉料、高岭土、烧滑石膨润土等各组分的化学成份应符合下表所列的指标要求。 根据上述配料要求搭配的这种高温急变陶瓷材料，其二大专利技术要点是在以莫来石——堇青石——刚玉质材料的主配料中掺入了5-10％重量份的超细ZrO2粉料作为添加剂；第三大要点是将旋压成型干燥后的坏体放入含水量为42％-54％的CaO——ZrO2，也可以用MgO——ZrO2，Y2O3——ZrO2或GeO2——ZrO2来调配，但是要求配制浸渗浆料中的ZrO2的含量应在94％以上。由于采用上述配比及制作工艺，尤其是在以莫来石——堇青石——刚玉材质基体的组合材料中添加ZrO2，因而使基体材料成为陶瓷构件后，该构件的热性能得到进一步改善，同时有助于基体与渗锆成接触面形成中间过度层，避免了因材质的热膨胀系数不同，使成型材料受热时发生炸裂。另外，在本专利技术中采用含水量42％～52％的CaO——ZrO2浆料对新材料构件的表面进行浸渗，这种浸渗层具有优良的耐高温、抗金属熔体的熔蚀性，因为这种CaO——ZrO2浆料(当然也可以采用MgO，Y2O3、GeO2与ZrO2配制浆料)可有效抑制Zr、O元素活度，大大减弱了向金属熔体接触面扩散的能力；尤其是本专利技术中提出浸渗层的厚度控制在100微米～150微米，因而使使用该材料和与之相配的器件制作方法获得的高温急变陶瓷材料器件具有优良的抗金属熔体的耐冲刷性和适宜的抗热震性。这种CaO-ZrO2浸渗浆料中，其CaO含量应不低于5.1％，ZrO2含量不低于94.5％。这种高温急变陶瓷材料构件，其制作工艺流程与传统陶瓷器件的相似，其烧成后的产品各项技术指标如下体积密度2.348/cm3热膨胀系数3.0×10-6/℃荷重软化温度1700℃热稳定性1300℃-20℃水冷6次不裂经有关厂家使用表明，材料耐高温性能超过1700℃；在4秒钟内能经受200Kg1700℃金属熔体冲击而不炸裂，表明其有优良抗热震性能；与金属熔体的接触面反应厚度仅为30～55微米，表明其具良好抗金属熔体的熔蚀性，有害杂质Pb、Fe、Ag、Bi、均在有限范围内，不会影响铸件内在质量。权利要求1.一种以莫来石——堇青石——刚玉质材料为基材的高温急变陶瓷材料，其特征在A、所述的基体材料中掺入5-10％重量份的氧化锆超细粉作为基体的改性添加剂B、所述的基材是以莫来石——堇青石为基础经添加工业用三氧化二铝、氧化锆、高岭土、烧滑石和膨润土配制而成，并且要求所采用的莫来石中的AL2O3含量在74％以上，SiO2含量在23.5％以上，所采用的堇青石中的AL2O3含量在34％以上，SiO2含量在49％以上，CaO含量在14.6％以上；所采用的工业用三氧化二铝中AL2O3的含量在99.9％以上，且其细度在30微米以下，所采用的氧化锆中ZrO2的含量在99.6％以上；所采用的高岭土其中AL2O3的含量在35％以上，SiO2含量在43％以上；所用烧滑石中SiO2含量在58％以上，MgO含量在30％以上，所用膨润土中AL2O3含量在21％以上，SiO2含量47.9％以上。2.如权利要求1所述的高温急变陶瓷材料构件，其特征在于应将该构件置于含水量为42％～54％的CaO——ZrO2浆料中对构件表面进行浸渗处理。3.如权利要求1所述的高温急变陶瓷材料构件，其特征在于所述浆料浸渗层的厚度在100-150微米为宜。4.如权利要求1所述的高温急变陶瓷材料构件，其特征在于所述浸渗用浆料中的CaO由MgO、Y2O3或GeO2来替代。5.如权利要求1所述的高温急变陶瓷材料构件，其特征在于所用上述材料制作的构件在1400～1600℃高温下烧制而成。全文摘要一种以莫来石－堇青石－刚玉为基体的高温急变陶瓷材料其特征在于所述的基体材料中掺入了5～10％重量份的氧化锆超细粉作为基体的改性添加剂；所用的基体材料由三氧化二铝、高岭土、烧滑石和膨润土配制而成，且所用莫来石其Al文档编号C04B41/87GK1482096SQ0312462公开日2004年3月17日 申请日期2003年7月4日 优先权日2003年7月4日专利技术者高建文, 黄海云, 廖志坚 申请人:湖南泰鑫瓷业有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以莫来石－堇青石－刚玉质材料为基材的高温急变陶瓷材料，其特征在：Ａ、所述的基体材料中掺入５－１０％重量份的氧化锆超细粉作为基体的改性添加剂：Ｂ、所述的基材是以莫来石－堇青石为基础经添加工业用三氧化二铝、氧化锆、高岭土、烧滑石和膨 润土配制而成，并且要求所采用的莫来石中的ＡＬ↓［２］Ｏ↓［３］含量在７４％以上，ＳｉＯ↓［２］含量在２３．５％以上，所采用的堇青石中的ＡＬ↓［２］Ｏ↓［３］含量在３４％以上，ＳｉＯ↓［２］含量在４９％以上，ＣａＯ含量在１４．６％以上；所采用的工业用三氧化二铝中ＡＬ↓［２］Ｏ↓［３］的含量在９９．９％以上，且其细度在３０微米以下，所采用的氧化锆中ＺｒＯ↓［２］的含量在９９．６％以上；所采用的高岭土其中ＡＬ↓［２］Ｏ↓［３］的含量在３５％以上，ＳｉＯ↓［２］含量在４３％以上；所用烧滑石中ＳｉＯ↓［２］含量在５８％以上，ＭｇＯ含量在３０％以上，所用膨润土中ＡＬ↓［２］Ｏ↓［３］含量在２１％以上，ＳｉＯ↓［２］含量４７．９％以上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高建文，黄海云，廖志坚，
申请(专利权)人：湖南泰鑫瓷业有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]