一种抗腐蚀高强度陶瓷辊棒及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗腐蚀高强度陶瓷辊棒，包括陶瓷辊棒本体以及设置在陶瓷辊棒本体表面的抗腐蚀高强度涂层；其中，抗腐蚀高强度涂层按照重量份数计算，包括以下成分：55～78份三氧化二铝粉末、22～34份二氧化硅粉末、10～16份氮化铌包覆硼化钪微球、0.5～2份粘结剂、1～3份无水乙醇和2～4份去离子水。本发明专利技术制备了一种抗腐蚀高强度陶瓷辊棒，是在常规的石英陶瓷的表面设置一层抗腐蚀高强度涂层，从而保护石英陶瓷，最终制备得到的陶瓷辊棒具有较好的抗腐蚀性能和高强度性能。还能够提升石英陶瓷的耐高温性，解决了石英陶瓷使得在l1O0℃以上强度下降问题。上强度下降问题。

【技术实现步骤摘要】
一种抗腐蚀高强度陶瓷辊棒及其制备方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷辊棒领域，具体涉及一种抗腐蚀高强度陶瓷辊棒及其制备方法。

技术介绍

[0002]石英陶瓷辊棒主要用于玻璃钢化处理窑炉的玻璃高温传输机构，使用石英陶瓷辊棒的主要优点是：1、导热系数低，热损失小，炉温的均匀性较高；2、硬度与玻璃接近，不会划伤玻璃；3、材质轻，刚性好，能保证玻璃的平整度。因此，石英陶瓷辊棒在钢化玻璃窑炉中得到广泛使用。石英陶瓷有一个最大的特点，就是在l1O0℃以下，其抗折、抗压强度会随着温度的上升而大幅度增加，但是在1100℃以上后，其强度就会降低，这也限制了石英陶瓷在金属冶炼产业中的进一步发展；此外，高温烧成中会产生大量的腐蚀性气体，这些腐蚀性气体侵蚀陶瓷辊棒，降低陶瓷辊棒的使用寿命。因此，需要一种抗腐蚀、耐高温和高强度的陶瓷辊棒。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的石英陶瓷的耐高温性有限、耐腐蚀性不足以及强度待提高的问题，本专利技术的目的是提供一种抗腐蚀高强度陶瓷辊棒及其制备方法。
[0004]本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：
[0005]第一方面，本专利技术提供一种抗腐蚀高强度陶瓷辊棒，包括陶瓷辊棒本体以及设置在陶瓷辊棒本体表面的抗腐蚀高强度涂层；其中，抗腐蚀高强度涂层按照重量份数计算，包括以下成分：
[0006]55～78份三氧化二铝粉末、22～34份二氧化硅粉末、10～16份氮化铌包覆硼化钪微球、0.5～2份粘结剂、1～3份无水乙醇和2～4份去离子水。
[0007]优选地，所述陶瓷辊棒本体是使用纯度高于99.9％的石英砂进行制备得到。
[0008]优选地，所述抗腐蚀高强度涂层的厚度为1～2mm。
[0009]优选地，所述二氧化硅粉末的纯度高于99.9％，二氧化硅粉末的粒径范围为0.5～1μm、1～5μm和5～10μm；其中，0.5～1μm粒径、1～5μm粒径和5～10μm粒径的重量比为1:1.2～1.5:1.5～2.0。
[0010]优选地，所述三氧化二铝粉末的纯度高于99.0％，三氧化二铝粉末的粒径范围为0.5～1μm、1～5μm和5～10μm；其中，0.5～1μm粒径、1～5μm粒径和5～10μm粒径的重量比为1:1.2～1.5:1.5～2.0。
[0011]优选地，所述氮化铌包覆硼化钪微球的粒径为20～50μm。
[0012]优选地，所述粘结剂为聚乙烯醇或羧甲基纤维素纤维。
[0013]优选地，所述氮化铌包覆硼化钪微球的制备过程为：
[0014]步骤一，使用三氧化二钪粉末与三氧化二硼粉末制备出硼化钪纳米粉；
[0015]步骤二，先使用三聚氰胺与甲醛在反应的过程中与硼化钪纳米粉结合，制备得到硼化钪有机复合微球；
[0016]步骤三，使用铌盐与硼化钪有机复合微球结合，得到铌/硼化钪有机复合微球；
[0017]步骤四，将铌/硼化钪有机复合微球进行烧结处理，得到氮化铌包覆硼化钪微球。
[0018]优选地，所述步骤一的过程具体为：
[0019]S1.称取三氧化二钪粉末与三氧化二硼粉末混合至球磨装置内，加入无水乙醇和羧甲基纤维素纤维，球磨处理，得到混合浆料；其中，三氧化二钪粉末、三氧化二硼粉末、无水乙醇和羧甲基纤维素纤维的质量比为1:1.1～1.3:2～5:0.05～0.1；
[0020]S2.将混合浆料通过喷雾干燥处理，将得到的混合粉末置于高温炉内，在惰性气体的保护下升温至1150～1200℃，保温处理2～5h后，通入氢气，继续升温至1250～1350℃，保温处理2～4h，随炉冷却后，得到硼化钪纳米粉。
[0021]优选地，所述步骤二的过程具体为：
[0022]称取三聚氰胺与甲醛混合至去离子水中，充分混合均匀后，再加入硼化钪纳米粉，超声分散均匀后，升温至65～80℃，搅拌处理0.5～1h，之后降温至室温，滴加醋酸调节液体的pH为4.0～4.5，然后在室温下搅拌处理2～5h，经过离心、洗涤和干燥处理后，得到硼化钪有机复合微球；其中，三聚氰胺、甲醛、硼化钪纳米粉与去离子水的质量比为1:0.5～0.75:1.2～1.6:4～8。
[0023]优选地，所述步骤三的过程具体为：
[0024]将五氯化铌与盐酸混合，搅拌至完全溶解后，加入硼化钪有机复合微球，超声分散处理1～2h后，室温下搅拌处理12～24h，冷冻干燥后，得到铌/硼化钪有机复合微球；其中，盐酸的浓度为0.02～0.05mol/L，五氯化铌、硼化钪有机复合微球与盐酸的质量比为1:4.3～6.5:12～18。
[0025]优选地，所述步骤四的过程具体为：
[0026]将铌/硼化钪有机复合微球置于管式炉内，在空气的气氛中，升温至450～500℃后，保温处理2～4h，之后通入氮气作为保护气，升温至1125～1200℃，保温处理4～6h，降温至550～600℃，再次通入氧气，保温处理1～2h，随炉冷却后，得到氮化铌包覆硼化钪微球。
[0027]优选地，所述S1中，球磨处理过程使用的是氧化锆球，氧化锆球与待球磨浆料的质量比为1:1.2～1.6，球磨速度为50～100rpm，球磨时间为6～10h。
[0028]第二方面，本专利技术提供一种抗腐蚀高强度陶瓷辊棒的制备方法，包括以下步骤：
[0029]步骤10，使用高纯石英砂通过注浆成型制备出陶瓷辊棒本体；
[0030]步骤20，按照重量份数分别称取抗腐蚀高强度涂层的各成分，混合至球磨机内，球磨成混合浆料；
[0031]步骤30，将混合浆料涂覆于陶瓷辊棒本体的表面，干燥处理后进行烧结，得到抗腐蚀高强度陶瓷辊棒。
[0032]优选地，所述步骤20中，球磨处理过程使用的是氧化锆球，氧化锆球与待球磨浆料的质量比为1:1.2～1.6，球磨速度为50～100rpm，球磨时间为6～10h。
[0033]优选地，所述步骤30中，干燥处理是先在室温且遮阴处自然干燥10～15h后，再置于55～75℃的干燥箱内加热干燥5～10h。
[0034]优选地，所述步骤30中，烧结是将干燥处理后的坯体置于烧结炉内，先以1～3℃/min的速度升温至500～550℃后保温处理1～2h，再以2～4℃/min的速度升温至1200～1250℃后保温处理3～5h，自然冷却后即可。
[0035]本专利技术的有益效果为：
[0036]本专利技术制备了一种抗腐蚀高强度陶瓷辊棒，是在常规的石英陶瓷的表面设置一层抗腐蚀高强度涂层，从而保护石英陶瓷，最终制备得到的陶瓷辊棒具有较好的抗腐蚀性能和高强度性能。还能够提升石英陶瓷的耐高温性，解决了石英陶瓷使得在l1O0℃以上强度下降问题。
[0037]本专利技术所使用的抗腐蚀高强度涂层是在二氧化硅和三氧化二铝的基础上，添加了氮化铌包覆硼化钪微球。三氧化二铝的机械强度高、耐磨性好、耐腐蚀性好和热稳定性好，二氧化硅的耐磨性好、硬度高且热膨胀系数低，但是两者融合度欠佳，在后续烧结的过程中也很容易出现致密度较低的现象，此外，作为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗腐蚀高强度陶瓷辊棒，其特征在于，包括陶瓷辊棒本体以及设置在陶瓷辊棒本体表面的抗腐蚀高强度涂层；其中，抗腐蚀高强度涂层按照重量份数计算，包括以下成分：55～78份三氧化二铝粉末、22～34份二氧化硅粉末、10～16份氮化铌包覆硼化钪微球、0.5～2份粘结剂、1～3份无水乙醇和2～4份去离子水。2.根据权利要求1所述的一种抗腐蚀高强度陶瓷辊棒，其特征在于，所述陶瓷辊棒本体是使用纯度高于99.9％的石英砂进行制备得到。3.根据权利要求1所述的一种抗腐蚀高强度陶瓷辊棒，其特征在于，所述二氧化硅粉末的纯度高于99.9％，二氧化硅粉末的粒径范围为0.5～1μm、1～5μm和5～10μm；其中，0.5～1μm粒径、1～5μm粒径和5～10μm粒径的重量比为1:1.2～1.5:1.5～2.0。4.根据权利要求1所述的一种抗腐蚀高强度陶瓷辊棒，其特征在于，所述三氧化二铝粉末的纯度高于99.0％，三氧化二铝粉末的粒径范围为0.5～1μm、1～5μm和5～10μm；其中，0.5～1μm粒径、1～5μm粒径和5～10μm粒径的重量比为1:1.2～1.5:1.5～2.0。5.根据权利要求1所述的一种抗腐蚀高强度陶瓷辊棒，其特征在于，所述粘结剂为聚乙烯醇或羧甲基纤维素纤维。6.根据权利要求1所述的一种抗腐蚀高强度陶瓷辊棒，其特征在于，所述氮化铌包覆硼化钪微球的制备过程为：步骤一，使用三氧化二钪粉末与三氧化二...

【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：