一种石英陶瓷辊的制备方法技术

本发明专利技术属于石英陶瓷领域，具体实际一种石英陶瓷辊的制备方法，包括：将不同粒径的熔融石英粉、纳米氧化铝、氢氧化铝细粉颗粒加入至搅拌机中搅拌均匀，形成混合料；将聚乙烯醇、聚乙二醇、硅胶加入至乙醇水溶液中，低温超声至完全分散，得到粘稠液；将混合料加入至粘稠液中恒温超声2

【技术实现步骤摘要】
一种石英陶瓷辊的制备方法


[0001]本专利技术属于石英陶瓷领域，具体实际一种石英陶瓷辊的制备方法。

技术介绍

[0002]石英陶瓷是以熔融石英为原料，具有热膨胀系数小、热稳定性好、电绝缘性好、耐化学侵蚀性好等特点，广泛用于陶瓷辊、陶瓷平板、陶瓷闸板砖、铸钢用水口、冲头、坩埚、炉体、搅拌棒、料盆、旋转管、焦炉炉门等产品。目前的石英陶瓷产品的工艺较为复杂，且成本较高，同时产品极易因冷热均匀度不佳，造成应力裂纹与缺陷。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的问题，本专利技术提供一种石英陶瓷辊的制备方法，制得的石英陶瓷辊道具有高密度，高强度，低膨胀系数，表面光滑细腻等优点。
[0004]为实现以上技术目的，本专利技术的技术方案是：
[0005]一种石英陶瓷辊的制备方法，包括如下步骤：
[0006]步骤1，将不同粒径的熔融石英粉、纳米氧化铝、氢氧化铝细粉颗粒加入至搅拌机中搅拌均匀，形成混合料；所述混合料的质量配比如下：熔融石英粉40
‑
70份、纳米氧化铝20
‑
30份、氢氧化铝细粉10
‑
15份，所述熔融石英粉由2
‑
10μm石英粉和20
‑
30微米石英粉组成，且两者的质量比为2:4
‑
7；所述搅拌速度为500
‑
1500r/min，进一步的，所述搅拌采用湿法搅拌，且溶剂采用无水乙醇或无水乙醚，搅拌结束后过滤并90
‑
100℃烘干；
>[0007]步骤2，将聚乙烯醇、聚乙二醇、硅胶加入至乙醇水溶液中，低温超声至完全分散，得到粘稠液，所述聚乙烯醇、聚乙二醇、硅胶、乙醇水溶液的质量配比为1:1:2
‑
3:4
‑
7，所述乙醇水溶液中的乙醇的体积占比为30
‑
40％；低温超声的温度为20
‑
40℃，超声频率为50
‑
80kHz；
[0008]步骤3，将混合料加入至粘稠液中恒温超声2
‑
5h，然后放入模具中浇铸成型并加压，脱模晾干得到预制品；所述混合料与粘稠液的质量比为10
‑
15:3，恒温超声的温度为80
‑
90℃，超声频率为70
‑
80kHz，所述浇铸成型采用边浇铸边震动的方法，且浇铸的温度为100
‑
110℃，直至表面呈半干状态，所述加压的压力为100
‑
120MPa，温度为100
‑
120℃，时间为20
‑
30h，晾干采用自然晾干，时间为20
‑
30h；
[0009]步骤4，将预制品形成初步烧结3
‑
5h，得到预烧品，然后超声浸泡至三氯甲基硅烷乙醚液中，取出烘干得到镀膜预烧品，所述初步烧结的温度为300
‑
400℃，升温速度为10
‑
30℃/min，所述三氯甲基硅烷乙醚液中的三氯甲基硅烷浓度为100
‑
150g/L，超声浸泡的温度为10
‑
20℃，超声频率为50
‑
80kHz，所述烘干温度为40
‑
50℃；
[0010]步骤5，将镀膜预烧品静置20
‑
30min，然后升温烘干，烧结30
‑
40h，逐步降温得到毛坯料，经打磨得到成品，所述静置环境为水蒸气与氮气的混合氛围，且水蒸气的体积占比为10
‑
12％，温度为60
‑
80℃，所述升温烘干的温度为200
‑
400℃，时间为2
‑
5h，所述烧结温度为1150
‑
1200℃。
[0011]进一步的，氢氧化铝自身属于耐热剂，在高温极易形成氧化铝，且在氧化铝转变过程中，自身材料的脆性会形成一定的变化，不仅造成内部结构的孔隙增大，而且会增加陶瓷的内部脆性，为解决这一问题，所述氢氧化铝细粉采用包裹型氢氧化铝，且所述包裹型氢氧化铝细粉的制备方法，包括如下步骤：a1，将乙烯基三乙氧基硅烷加入至乙醚中溶解，然后缓慢加入乙基纤维素搅拌均匀，形成粘稠液；所述乙烯基三乙氧基硅烷与乙醚的质量比为10:13
‑
17，所述乙基纤维素的加入量是乙烯基三乙氧基硅烷的200
‑
400％；a2，将粘稠液造粒烘干得到粘稠半干细粉，造粒烘干的温度为50
‑
70℃；a3，将异丙醇铝加入至异丙醇内搅拌均匀，然后喷雾沉降至粘稠半干细粉表面，得到镀膜细粉；所述异丙醇铝与异丙醇的质量比为4:2
‑
3，所述喷雾沉降的温度为80
‑
90℃；此时的喷雾将异丙醇与异丙醇铝分离开，此时异丙醇铝自身沉降并沉积在粘稠半干细粉表面，基于细粉的粘稠性与半干特性，异丙醇铝沉降在细粉表面且不会向内渗透，达到良好的包覆效果；a4，将镀膜细粉静置20
‑
30min，恒温烘干得到包裹型氢氧化铝细粉，所述静置环境为水蒸气与氮气混合气体，且水蒸气的体积占比为5
‑
8％，所述烘干温度为80
‑
90℃；该方法利用乙烯基三乙氧基硅烷的粘稠液态特性，配合乙基纤维素自身的固体常态形成粘稠半干的细粉颗粒，同时利用气态沉降将异丙醇铝形成表面包裹沉降，达到表面包裹效果，半干且粘稠的细粉不会被异丙醇铝细粉渗透，即，异丙醇铝只能够形成表面包裹的效果，当异丙醇铝转化为氢氧化铝时，整个颗粒转化为氢氧化铝包裹状态。在使用过程中，随着稳定的升高，氢氧化铝受热转化为活性氧化铝，同时表面形成自身的介孔结构，该介孔结构的内侧形成表面活性羟基，与受热状态的乙烯基三乙氧基硅烷形成键连效果，达到内部连接性，保证了内部的氧化铝内部收到硅氧框架的支撑与连接，解决了氧化铝转变过程中的脆化问题，保证整个产品的内部稳定性。与此同时，后续的超声浸泡过程中，三氯甲基硅烷通过预烧品表面的缝隙进入内部，与活性氧化铝和乙烯基三乙氧基硅烷形成连接，并在静置过程中形成内部的硅烷网络结构，确保缝隙内的稳定框架结构，大大提升了稳定性。
[0012]进一步的，所述硅胶采用复合硅胶，具体采用纳米胶基硅胶，常规硅胶一般采用含水硅酸凝胶固定化得到，内部具有良好的多孔性，自身机械性变差，针对这一问题，将纳米胶结合至硅胶内，形成复合硅胶体系，利用纳米胶自身直径在200nm以下的三维网状聚合物，能够将孔隙封堵化，减少内部孔穴，且自身的化学键连接，提升了硅胶的稳定性；所述纳米胶基硅胶的制备方法，包括：b1，将将硅胶颗粒加入至无水乙醇中超声清洗，并恒温烘干得到洁净的硅胶颗粒，所述超声清洗的温度为10
‑
20℃，超声频率为50
‑
70kHz，恒温烘干的温度为150
‑
180℃；b2，将硅胶颗粒放入反应釜中，通入氯化氢气体静置20
‑
30min，得到活化硅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石英陶瓷辊的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，将不同粒径的熔融石英粉、纳米氧化铝、氢氧化铝细粉颗粒加入至搅拌机中搅拌均匀，形成混合料；步骤2，将聚乙烯醇、聚乙二醇、硅胶加入至乙醇水溶液中，低温超声至完全分散，得到粘稠液；步骤3，将混合料加入至粘稠液中恒温超声2
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5h，然后放入模具中浇铸成型并加压，脱模晾干得到预制品；步骤4，将预制品形成初步烧结3
‑
5h，得到预烧品，然后超声浸泡至三氯甲基硅烷乙醚液中，取出烘干得到镀膜预烧品；步骤5，将镀膜预烧品静置20
‑
30min，然后升温烘干，烧结30
‑
40h，逐步降温得到毛坯料，经打磨得到成品。2.根据权利要求1所述的石英陶瓷辊的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的混合料的质量配比如下：熔融石英粉40
‑
70份、纳米氧化铝20
‑
30份、氢氧化铝细粉10
‑
15份。3.根据权利要求2所述的石英陶瓷辊的制备方法，其特征在于：所述熔融石英粉由2
‑
10μm石英粉和20
‑
30微米石英粉组成，且两者的质量比为2:4
‑
7。4.根据权利要求1所述的石英陶瓷辊的制备方法，其特征在于：所述搅拌速度为500
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1500r/min，进一步的，所述搅拌采用湿法搅拌，且溶剂采用无水乙醇或无水乙醚，搅拌结束后过滤并90
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100℃烘干。5.根据权利要求1所述的石英陶瓷辊的制备方法，其特征在于：所述步骤2中的聚乙烯醇、聚乙二醇、硅胶、乙醇水溶液的质量配比为1:1:2
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3:4
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7，所述乙醇水溶液中的乙醇的体积占比为30
‑
40％；低温超声的温度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕金虎，
申请(专利权)人：连云港太阳光石英陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：