高纯细晶耐磨氧化铝衬板及其制备方法技术

本发明专利技术属于无机非金属材料中氧化铝陶瓷领域，具体涉及一种高纯细晶耐磨氧化铝衬板及其制备方法。由α相氧化铝A和α相氧化铝B混合砂磨，喷雾造粒、成型、烧结得到高纯细晶耐磨氧化铝衬板；将拟薄水铝石、硅溶胶与工业氧化铝湿磨混合并细化，获得通过600目筛网的细颗粒混合浆料，经过压滤、闪蒸干燥、煅烧，得到α相氧化铝A；将氟化镁、硼酸和高温煅烧氧化铝干混球磨并细化，获得通过180目筛网的细颗粒粉体，煅烧，得到α相氧化铝B。本发明专利技术在显微结构中获得晶粒尺寸双峰分布，并有少量非等轴晶，提高氧化铝衬板的硬度和耐磨性；本发明专利技术还提供其制备方法，工艺简单方便、工艺参数控制容易、可进行稳定批量生产。

High purity fine grained wear resistant alumina lining board and preparation method thereof

The invention belongs to the field of alumina ceramics in inorganic non-metallic materials, in particular to a high purity fine grained wear-resistant alumina lining board and a preparation method thereof. High purity and fine grain wear-resistant alumina liner was obtained by mixing of alpha phase alumina A and alpha phase alumina B by spray granulation, molding and sintering. The pseudo boehmite, silica sol and industrial alumina wet grinding were mixed and refined to obtain the alpha phase oxygen through filtration, flash drying, and calcination through the 600 mesh sieve. Aluminum A, magnesium fluoride, boric acid and high temperature calcined alumina were mixed and refined to obtain fine particles through 180 mesh mesh, calcined and obtained alpha phase alumina B. The invention provides a Shuangfeng distribution of grain size in the microstructure, and a small amount of non - equiaxed grains to improve the hardness and wear resistance of the alumina lining plate. The invention also provides a preparation method with simple and convenient process, easy process parameter control and stable batch production.

【技术实现步骤摘要】
高纯细晶耐磨氧化铝衬板及其制备方法
本专利技术属于无机非金属材料中氧化铝陶瓷领域，具体涉及一种高纯细晶耐磨氧化铝衬板及其制备方法。
技术介绍
在冶金、矿山、电力和化工等领域，有需要采用输送带输运硬质矿物原料，过去在输送带上常用含油尼龙板或高分子衬板托运物料，但是由于耐磨性差，常常发生堵料，需要更换衬板，导致维修成本增加，降低功效。随后，人们采用铸铁作为耐磨衬板，虽然耐磨性能有较大提高，但是对于硬质物料，仍未解决耐磨性的问题。因此，采用高硬度的氧化铝陶瓷作为耐磨衬板，就成为一种必然选择。目前采用提高衬板耐磨性有两种方法，一种是在高分子衬板中添加硬质物料，如申请号为CN201110399222.1的中国专利技术专利就公开了一种抗冲击耐磨衬板及其制备方法，其采用超高分子量聚乙烯40-55，中密度聚乙烯5-10，低密度聚乙烯5-10，超细氢氧化铝3-5，硅藻土20-30，乙烯基三乙氧基硅烷8-10，苯甲酸0.5-1.5，过氧化二异丙苯0.3-0.5。将配方材料经高速搅拌均匀后，再在热压机上热压成型。所制得的抗冲击耐磨衬板保留了超高分子材料的加工性能和成本低的特点，但抗硬质矿物的磨损能力不足。申请号CN101182193的中国专利技术专利公开了一种旋流器耐磨陶瓷衬板及其制备方法，其采用如下重量百分比的原料制成：氧化钇2％～8％、氧化铝2％～10％、碳纤维14％～20％、碳化硅65％～80％。陶瓷衬板采用添加氧化铝和氧化钇等稀土材料，烧结过程中形成低温的钇铝石，有利于碳化硅衬板的致密，制品气孔率降低；同时考虑碳化硅的脆性大的特点，在原料中添加碳纤维，碳纤维的存在可使裂纹扩展偏转和纤维拔出等现象出现，从而提高制品的断裂韧性。但专利中并未给出断裂韧性等性能指标，仅说部件寿命有较大延长。同时，碳纤维比较昂贵，和碳化硅等烧结致密陶瓷需要更高的烧结温度和压力，如采用热压烧结，这些不仅增加了衬板的制造成本，而且限制了衬板的尺寸和形状。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种高纯细晶耐磨氧化铝衬板，在显微结构中获得晶粒尺寸双峰分布，并有少量非等轴晶，具有高硬度和耐磨性；本专利技术还提供其制备方法，工艺简单方便、工艺参数控制容易、可进行稳定批量生产。本专利技术所述的高纯细晶耐磨氧化铝衬板，由α相氧化铝A和α相氧化铝B混合砂磨，喷雾造粒、成型、烧结得到高纯细晶耐磨氧化铝衬板；其中：α相氧化铝A的制备方法为：将拟薄水铝石、硅溶胶与工业氧化铝湿磨混合并细化，获得通过600目筛网的细颗粒混合浆料，经过压滤、闪蒸干燥、煅烧，得到α相氧化铝A；α相氧化铝B的制备方法为：将氟化镁、硼酸和高温煅烧氧化铝干混球磨并细化，获得通过180目筛网的细颗粒粉体，煅烧，得到α相氧化铝B。其中：α相氧化铝A和α相氧化铝B的质量比为3：1到1：3。拟薄水铝石的添加量是工业氧化铝质量分数的3％～10％，硅溶胶的添加量是工业氧化铝质量分数的0.1％～0.4％，所述的硅溶胶的质量分数为10～20％。氟化镁的添加量是高温煅烧氧化铝质量分数的0.1％～0.3％，硼酸的添加量是高温煅烧氧化铝质量分数的0.4％～0.8％。α相氧化铝A的制备方法中煅烧温度为800℃～1100℃，煅烧时间为2～10小时；得到的α相氧化铝A粒度分布为D50在0.6～1.8微米。α相氧化铝B的制备方法中煅烧温度为1100℃～1300℃，煅烧时间为2～10小时；得到的α相氧化铝B粒度分布为D50在2～3微米。工业氧化铝中含有总质量分数不大于1％的杂质，高温煅烧氧化铝含有总质量分数不大于2.0％的杂质。高纯细晶耐磨氧化铝衬板在显微结构中晶粒尺寸呈双峰分布。本专利技术所述的高纯细晶耐磨氧化铝衬板的制备方法，步骤如下：(1)将拟薄水铝石、硅溶胶与工业氧化铝湿磨混合并细化，获得通过600目筛网的细颗粒混合浆料；(2)将步骤(1)制备得到的细颗粒混合浆料经过压滤、闪蒸干燥、煅烧，工业氧化铝发生相变生成α相氧化铝A；(3)将氟化镁、硼酸和高温煅烧氧化铝干混球磨并细化，获得通过180目筛网的细颗粒粉体；(4)将步骤(3)制备得到的细颗粒粉体煅烧，获得α相氧化铝B；(5)将步骤(2)得到的α相氧化铝A和步骤(4)得到的α相氧化铝B混合，砂磨，喷雾造粒，获得氧化铝造粒粉；(6)成型得到氧化铝衬板的素坯；(7)烧结，得到高纯耐磨氧化铝衬板。步骤(5)中砂磨控制浆料D50在2微米以下。作为一种优选的技术方案，本专利技术所述的高纯细晶耐磨氧化铝衬板的制备方法，步骤如下：第一步，选用工业氧化铝加入滚筒式球磨机中，添加工业氧化铝质量分数3～10％的拟薄水铝石和工业氧化铝质量分数0.1～0.4％的的硅溶胶与工业氧化铝一起湿磨混合并细化物料，获得可以通过600目筛网的细颗粒混合浆料；硅溶胶质量分数为10～20％；第二步，将第一步制得的细颗粒混合浆料经过压滤和闪蒸干燥，得到干燥的粉体，在800℃～1100℃度下煅烧2～10小时，使工业氧化铝发生相变生成细晶α相氧化铝A，粒度分布为D50在0.6～1.8微米；第三步，选用市售高温煅烧的氧化铝，加入滚筒式球磨机中，添加高温煅烧氧化铝质量分数的0.1～0.3％的氟化镁和高温煅烧氧化铝质量分数的0.4～0.8％的硼酸，一起干混球磨并细化物料，获得可以通过180目筛网的细颗粒粉体；第四步，将第三步制得的细颗粒粉体，在1100℃～1300℃度下煅烧2～10小时，除去市售粉体中的钠杂质，并使氧化铝晶粒发育完全，获得α相氧化铝B，粒度分布为D50在2～3微米；第五步，按照A和B的质量比从3：1到1：3的范围，将两种物料混合后，经砂磨机砂磨，控制浆料D50不大于2微米，然后喷雾造粒，获得氧化铝造粒粉。第六步，将第三步制得的造粒粉在模具中成型得到氧化铝衬板的素坯；第七步，将素坯在1450℃～1550℃的较低温度下烧结，获得高纯细晶耐磨氧化铝衬板。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术提供一种在较低温度下烧结的高纯细晶耐磨氧化铝衬板，采用低成本工业级的不同类型氧化铝为原料，经不同原料改变预烧和球磨处理工艺，获得不同粒度分布和相转变程度的α相氧化铝，不同粒度分布和相转变程度的α相氧化铝本身就是对晶粒生长的控制，此外，拟薄水铝石添加量、氟化镁、硼酸等的添加量对晶粒尺寸有一定影响，后期采用不同的烧成制度进一步控制晶粒尺寸和生长速度；在显微结构中获得晶粒尺寸双峰分布，并有少量非等轴晶，能够提高氧化铝衬板的硬度和耐磨性。(2)本专利技术采用工业氧化铝和高温煅烧氧化铝两种原料，通过煅烧工艺进一步除去杂质并改善氧化铝的转相程度，为显微结构调控打下基础；采用原晶粒度不同的两种处理后的原料成型烧结耐磨氧化铝衬板，获得不同晶粒尺寸分布的显微结构，并出现少量柱状晶，提高了氧化铝陶瓷的硬度和耐磨性。(3)本专利技术制备的成品高纯细晶耐磨氧化铝衬板的理化指标如下：钠质量分数低于0.1％；在显微结构中晶粒尺寸呈双峰分布，衬板晶粒尺寸在1.6微米下和2-4微米之间存在两个峰值分布；烧结得到的氧化铝陶瓷衬板纯度＞99％；氧化铝陶瓷衬板维氏硬度HV5大于15GPa；耐磨性指标：断裂韧性＞3.3MP·m1/2。(4)本专利技术还提供其制备方法，工艺简单方便、工艺参数控制容易、可进行稳定批量生产。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高纯细晶耐磨氧化铝衬板，其特征在于：由α相氧化铝A和α相氧化铝B混合砂磨，喷雾造粒、成型、烧结得到高纯细晶耐磨氧化铝衬板；其中：α相氧化铝A的制备方法为：将拟薄水铝石、硅溶胶与工业氧化铝湿磨混合并细化，获得通过600目筛网的细颗粒混合浆料，经过压滤、闪蒸干燥、煅烧，得到α相氧化铝A；α相氧化铝B的制备方法为：将氟化镁、硼酸和高温煅烧氧化铝干混球磨并细化，获得通过180目筛网的细颗粒粉体，煅烧，得到α相氧化铝B。

【技术特征摘要】
1.一种高纯细晶耐磨氧化铝衬板，其特征在于：由α相氧化铝A和α相氧化铝B混合砂磨，喷雾造粒、成型、烧结得到高纯细晶耐磨氧化铝衬板；其中：α相氧化铝A的制备方法为：将拟薄水铝石、硅溶胶与工业氧化铝湿磨混合并细化，获得通过600目筛网的细颗粒混合浆料，经过压滤、闪蒸干燥、煅烧，得到α相氧化铝A；α相氧化铝B的制备方法为：将氟化镁、硼酸和高温煅烧氧化铝干混球磨并细化，获得通过180目筛网的细颗粒粉体，煅烧，得到α相氧化铝B。2.根据权利要求1所述的高纯细晶耐磨氧化铝衬板，其特征在于：α相氧化铝A和α相氧化铝B的质量比为3：1到1：3。3.根据权利要求1所述的高纯细晶耐磨氧化铝衬板，其特征在于：拟薄水铝石的添加量是工业氧化铝质量分数的3％～10％，硅溶胶的添加量是工业氧化铝质量分数的0.1％～0.4％，所述的硅溶胶的质量分数为10～20％。4.根据权利要求1所述的高纯细晶耐磨氧化铝衬板，其特征在于：氟化镁的添加量是高温煅烧氧化铝质量分数的0.1％～0.3％，硼酸的添加量是高温煅烧氧化铝质量分数的0.4％～0.8％。5.根据权利要求1所述的高纯细晶耐磨氧化铝衬板，其特征在于：α相氧化铝A的制备方法中煅烧温度为800℃～1100℃，煅烧时间为2～10小时；得到的α相氧化铝A粒度分布为D50在0.6～1.8微米。6.根据权利要求1所述的高纯细晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋丹宇，吴事江，杨焕顺，李拯，
申请(专利权)人：淄博启明星新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37