高韧抗冲耐磨陶瓷组合物、高韧抗冲耐磨陶瓷及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及工程机械技术领域，公开了一种高韧抗冲耐磨陶瓷组合物、高韧抗冲耐磨陶瓷及其制备方法和应用。该组合物中含有各自独立保存或两者以上混合保存的以下组分：基础组分、稳定剂、固溶剂、分散剂、粘结剂、纳米矿物纤维和水；以基础组分的总重量为基准，基础组分中含有60

【技术实现步骤摘要】
高韧抗冲耐磨陶瓷组合物、高韧抗冲耐磨陶瓷及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及工程机械
，具体涉及一种高韧抗冲耐磨陶瓷组合物、高韧抗冲耐磨陶瓷及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]混凝土泵车是利用压力将混凝土沿管道联系输送的机械设备。混凝土在输送过程中，泵车许多关键零部件，如S管、眼镜板、切割环、锥管、直管、弯管等零部件，直接与混凝土直接接触，承受巨大压力和冲击；同时，由于混凝土本身成分也十分复杂，常含有带有尖角的硬质骨料，对这些零部件的磨损也十分严重。
[0003]因此，这些零部件的使用寿命通常偏低，需要经常更换这些零部件，一方面造成了资源的浪费，另一方面也影响客户的使用体验，不利于公司产品口碑的提升。
[0004]目前，上述泵车零部件主要已中高碳钢、高铬铸铁、硬质合金等钢铁材料为主，耐磨性能差，在使用过程中易受冲击而开裂掉块，使用寿命普遍偏低。此外，钢铁材料的密度大，上述零部件重量普遍偏重，在生产过程中存在许多转运工序，极大的浪费了人力和物力；上述零部件在泵车中所占的重量不可忽视，使用传统钢铁材料所生产的零部件，也不符合泵车轻量化发展方向。
[0005]然而，现有的陶瓷材料通常硬度较高，具有较好的耐磨性能，但是韧性和抗冲击性能较差，应用于泵车零部件上存在一定的限制。
[0006]因此，开发出一种能够兼顾耐磨性能、韧性和抗冲击性能的陶瓷材料，对于混凝土泵车的持续性发展具有重要意义。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是为了解决现有技术中泵车零部件用陶瓷材料存在韧性和抗冲击性能较差的问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种高韧抗冲耐磨陶瓷组合物，该组合物中含有各自独立保存或两者以上混合保存的以下组分：
[0009]基础组分、稳定剂、固溶剂、分散剂、粘结剂、纳米矿物纤维和水；
[0010]以所述基础组分的总重量为基准，所述基础组分中含有60
‑
90重量％的氧化锆和10
‑
40重量％的氧化铝；
[0011]相对于100重量份的所述基础组分，所述稳定剂的含量为3
‑
7重量份，所述固溶剂的含量为0.5
‑
2重量份，所述分散剂的含量为0.5
‑
2重量份，所述粘结剂的含量为1
‑
3重量份，所述纳米矿物纤维的含量为3
‑
5重量份，所述水的用量为20
‑
30重量份。
[0012]本专利技术第二方面提供一种制备高韧抗冲耐磨陶瓷的方法，该方法包括：将第一方面所述的组合物中各组分进行混合。
[0013]本专利技术第三方面提供由第二方面所述的方法制备得到的高韧抗冲耐磨陶瓷。
[0014]本专利技术第四方面提供第三方面所述的高韧抗冲耐磨陶瓷在生产混凝土泵车用S管、眼镜板、切割环、锥管、直管或弯管中的应用。
[0015]本专利技术将基础组分、稳定剂、固溶剂、分散剂、粘结剂和纳米矿物纤维按特定配比复配形成陶瓷组合物，采用该陶瓷组合物制备得到的陶瓷材料不但具有优异的耐磨性能，还能显著提高韧性和抗冲击性能。
具体实施方式
[0016]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0017]本专利技术中，未作相反说明的情况下，所述室温或常温均表示25
±
2℃。
[0018]如前所述，本专利技术的第一方面提供了一种高韧抗冲耐磨陶瓷组合物，该组合物中含有各自独立保存或两者以上混合保存的以下组分：
[0019]基础组分、稳定剂、固溶剂、分散剂、粘结剂、纳米矿物纤维和水；
[0020]以所述基础组分的总重量为基准，所述基础组分中含有60
‑
90重量％的氧化锆和10
‑
40重量％的氧化铝；
[0021]相对于100重量份的所述基础组分，所述稳定剂的含量为3
‑
7重量份，所述固溶剂的含量为0.5
‑
2重量份，所述分散剂的含量为0.5
‑
2重量份，所述粘结剂的含量为1
‑
3重量份，所述纳米矿物纤维的含量为3
‑
5重量份，所述水的用量为20
‑
30重量份。
[0022]优选地，所述纳米矿物纤维的平均直径为1
‑
4μm，平均长度为0.5
‑
25mm。
[0023]根据本专利技术一种特别优选的实施方式，所述纳米矿物纤维选自莫来石纤维、硅碳氮纤维、氮化硅纤维中的至少一种。专利技术人发现，采用该优选情况下的具体实施方式，能够获得相变增韧效果更优异的陶瓷材料。
[0024]优选地，以所述基础组分的总重量为基准，所述基础组分中含有70
‑
90重量％的氧化锆和10
‑
30重量％的氧化铝。专利技术人在研究过程中发现，在该优选情况下，能够获得综合性能更优异的陶瓷材料。
[0025]优选地，所述氧化锆为平均粒径为5
‑
100μm的氧化锆粉体。
[0026]优选地，所述氧化铝为平均粒径为5
‑
100μm的氧化铝粉体。
[0027]根据一种特别优选的具体实施方式，所述氧化铝为γ型氧化铝和/或α型氧化铝。
[0028]更优选地，所述氧化铝为α型氧化铝。专利技术人在研究过程中发现，采用该优选情况下的具体实施方式，能够获得硬度和耐磨性能更优异的陶瓷材料。
[0029]优选地，所述稳定剂为氧化铈、氧化钇中至少一种。
[0030]优选地，所述固溶剂选自二氧化钛、氧化铬、三氧化二钒中的至少一种。
[0031]优选地，所述粘结剂选自聚氨酯、羧甲基纤维素、聚乙烯醇中的至少一种。
[0032]优选地，所述分散剂选自丙烯酸酯、聚羧酸、六偏磷酸钠中的至少一种。
[0033]根据一种特别优选的具体实施方式，所述丙烯酸酯选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯中的至少一种。
[0034]如前所述，本专利技术的第二方面提供了一种制备高韧抗冲耐磨陶瓷的方法，该方法
包括：将第一方面所述的组合物中各组分进行混合。
[0035]优选地，将所述的组合物中各组分进行混合的操作包括以下步骤：
[0036](1)将氧化锆与稳定剂依次进行粉碎处理和第一干燥，得到水含量不高于1.5wt％的生料；
[0037](2)将所述生料、氧化铝、固溶剂、分散剂、粘结剂、纳米矿物纤维和水进行第一混合，得到浆料，并将所述浆料进行第二干燥，得到陶瓷颗粒；
[0038](3)将所述陶瓷颗粒依次进行成型处理和烧结处理；所述烧结处理采用分步升温烧结。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高韧抗冲耐磨陶瓷组合物，其特征在于，该组合物中含有各自独立保存或两者以上混合保存的以下组分：基础组分、稳定剂、固溶剂、分散剂、粘结剂、纳米矿物纤维和水；以所述基础组分的总重量为基准，所述基础组分中含有60
‑
90重量％的氧化锆和10
‑
40重量％的氧化铝；相对于100重量份的所述基础组分，所述稳定剂的含量为3
‑
7重量份，所述固溶剂的含量为0.5
‑
2重量份，所述分散剂的含量为0.5
‑
2重量份，所述粘结剂的含量为1
‑
3重量份，所述纳米矿物纤维的含量为3
‑
5重量份，所述水的用量为20
‑
30重量份。2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述纳米矿物纤维的平均直径为1
‑
4μm，平均长度为0.5
‑
2.5mm；和/或所述纳米矿物纤维选自莫来石纤维、硅碳氮纤维、氮化硅纤维中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，以所述基础组分的总重量为基准，所述基础组分中含有70
‑
90重量％的氧化锆和10
‑
30重量％的氧化铝。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的组合物，其中，所述氧化铝为γ型氧化铝和/或α型氧化铝。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的组合物，其中，所述稳定剂为氧化铈、氧化钇中至少一种；和/或所述固溶剂选自二氧化钛、氧化铬、三氧化二钒中的至少一种；和/或所述粘结剂选自聚氨酯、羧甲基纤维素、聚乙烯醇中的至少一种；和/或所述分散剂选自丙烯酸酯、聚羧酸、六偏磷酸钠中的至少一种。6.一种制备高韧抗冲耐磨陶瓷的方法，其特征在于，该方法包括：将权利要求1
‑
5中任意一项所述的组合物中各组分进行混合。7.根据权利要求6所述的方法，其中，将所述的组合物中各组分进行混合的操作包括以下步骤：(1)将氧化锆与稳定剂依次进行粉碎处理和第一干燥，得到水含量不高于1.5wt％的生料；(2)将所述生料、氧化铝、固溶剂、分散剂、粘结剂、纳米矿物纤维和水进行第一混合，得到浆料，并将所述浆料进行第二干燥，得到陶瓷颗粒；(3)将所述陶瓷颗粒依次进行成型处理和烧结处理；所述烧结处理采用分步升温烧结。8.根据权利要求7所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述烧结处理包括至少三阶段升温处理。9.根据权利要求8所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述烧结处理包括：以第一升温速率进行第一阶段升温处理、以第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庶，李坤，刘拼拼，聂一彪，吴凯西，
申请(专利权)人：中联重科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：