一种高强度结构陶瓷及其制备方法技术

本申请涉及陶瓷材料的技术领域，具体公开了一种高强度结构陶瓷及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种高强度结构陶瓷及其制备方法


[0001]本申请涉及陶瓷材料的
，更具体地说，它涉及一种高强度结构陶瓷及其制备方法
。

技术介绍

[0002]结构陶瓷作为陶瓷材料的其中一个分支，具有耐高温
、
耐冲刷
、
耐腐蚀
、
高硬度
、
高强度
、
低蠕变速率等力学
、
热学
、
化学性能，可适应于严苛的环境或工程应用条件下，因此常用于制造各种结构部件
。
[0003]目前常见的结构陶瓷大致可以分为四类，分别为氧化铝结构陶瓷
、
氧化锆结构陶瓷
、
碳化硅结构陶瓷以及氮化硼
、
碳化硼结构陶瓷，其中氧化铝结构陶瓷作为高强度结构陶瓷的一种，通常是指以氧化铝为主要材料烧结而成的结构陶瓷，具有硬度高，超耐磨，耐高温能力强，具有一定的抗冲击
、
抗腐蚀能力，可作为耐火材料
、
耐磨材料等，如坩埚
、
高温炉管等，也可以制造刚玉磨球机
、
陶瓷球阀
、
制砂机分料锥等，使用寿命长，价格较低，因此得以广泛应用
。
[0004]相关技术中以氧化铝作为主要成分制得高强度结构陶瓷，以满足结构陶瓷在使用过程中对于强度的需求，但在实际使用过程中，氧化铝结构陶瓷易在冲击力或压力的作用下磨损或破裂，由此易影响制得的陶瓷构件的使用寿命
。

技术实现思路
<br/>[0005]为了减少外力对制得的陶瓷构件使用寿命的不利影响，本申请提供一种高强度结构陶瓷及其制备方法
。
[0006]第一方面，本申请提供一种高强度结构陶瓷，采用如下的技术方案：一种高强度结构陶瓷，包括以下重量份的原料：氧化铝矿粉
30
‑
38
份
、
氧化锆粉末
46
‑
56
份
。
[0007]通过采用上述技术方案，将氧化锆粉末与氧化铝矿粉混合，此时氧化锆粉末一部分填充在氧化铝矿粉的孔隙中，另一部分氧化锆粉末沾附在氧化铝矿粉表面，从而对氧化铝矿粉进行支撑，减少氧化铝矿粉在高温下的收缩，从而减少制得的高强度结构陶瓷易碎的可能
。
[0008]优选的，所述氧化锆粉末为稳定氧化锆粉末，所述稳定氧化锆粉末由氯化镁和氯氧化锆按重量比
(1
‑
2)
：
100
制得
。
[0009]通过采用上述技术方案，选用稳定氧化锆粉末填充氧化铝矿粉的孔隙时，尽量避免氧化锆粉末在高温下发生晶型转变而收缩的可能，从而提高氧化锆粉末填充在氧化铝矿粉的孔隙中并支撑的稳定性
。
[0010]优选的，所述稳定氧化锆粉末的
D50
粒径为
45
±
5nm。
[0011]通过采用上述技术方案，
40
‑
50nm
的稳定氧化锆粉末具有高的稳定性，且实验证明这个粒径的氧化锆能够较充分的填充氧化铝矿粉的表面孔径，粒径再小的氧化锆更容易团
聚成大颗粒，从而导致填充性差，或需要过多的分散剂，而分散剂过多在煅烧过程中依然最终导致填充进氧化铝的氧化锆过少，而更大颗粒的氧化锆团聚性虽然降低，但是可能是相对于氧化铝矿粉表面的孔径相对过大，填充率也不够理想，从而在制备高强度结构陶瓷时，使稳定氧化锆与淀粉结合更稳定，提高耐水洗和耐磨性能，易于成形
。
[0012]优选的，所述氧化铝矿粉的
D50
粒径为
10
‑
90
μ
m
，且氧化铝矿粉孔径2μ
m
以下的孔的总孔容为
0.11
‑
0.29cm3/g。
[0013]第二方面，本申请提供一种高强度结构陶瓷的制备方法，采用如下的技术方案：一种高强度结构陶瓷的制备方法，包括以下步骤：将氧化锆粉末与
10
‑
18
份淀粉混合后，与氧化铝矿粉混合，制得混合料；将制得的混合料进行冷等静压处理，煅烧，制得高强度结构陶瓷
。
[0014]优选的，所述淀粉为支链淀粉
。
[0015]通过采用上述技术方案，选用支链淀粉，在混合过程中，稳定氧化锆粉末沾附在支链淀粉的各个支链上，此时淀粉将稳定氧化锆与氧化铝矿粉连接，使得高强度结构陶瓷易于成形，同时易于将稳定氧化锆填充在氧化铝矿粉的孔隙中，使得氧化铝矿粉在高温煅烧下收缩得到氧化锆粉末的有效支撑
。
[0016]优选的，将氧化锆粉末与淀粉混合之前，先将氧化锆粉末与分散剂
0.5
‑
1.5
份混合，制得预混料，所述分散剂为六偏磷酸钠
。
[0017]通过采用上述技术方案，六偏磷酸钠分散稳定氧化锆，减少稳定氧化锆粉末团聚的可能，且六偏磷酸钠水解产生的三偏磷酸钠使得淀粉交联，交联的支链淀粉在高温下收缩并将更多的稳定氧化锆粉末牵引进入氧化铝矿粉的孔隙中，从而对氧化铝矿粉形成支撑，减少氧化铝矿粉发生晶相转变时产生收缩的可能
。
[0018]优选地，制得混合料后，向制得的混合料中加入水
40
±
10
份，升温至
40
±
10℃
保持2±
1h
后水洗，制得水洗料；将制得的水洗料进行冷等静压处理，煅烧，制得高强度结构陶瓷
。
[0019]通过采用上述技术方案，先将六偏磷酸钠包裹在稳定氧化锆粉末表面，再将淀粉包裹在六偏磷酸钠表面，此时淀粉的支链上沾附稳定氧化锆粉末，当六偏磷酸钠水解并使得淀粉交联时，淀粉的各个支链将更多的稳定氧化锆粉末与氧化铝矿粉的孔隙相连接，在高温过程中交联淀粉逐渐收缩并牵引稳定氧化锆进入氧化铝矿粉的孔隙中，从而将稳定氧化锆粉末填充在氧化铝矿粉的孔隙中，阻碍氧化铝矿粉高温下收缩，同时提高断裂韧性
。
[0020]综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、
将氧化锆粉末与氧化铝矿粉混合，并通过淀粉作为粘结剂，从而提高颗粒间的粘结性，易于成形，此时氧化锆粉末一部分填充在氧化铝矿粉的孔隙中，另一部分氧化锆粉末沾附在氧化铝矿粉表面，从而对氧化铝矿粉进行支撑，减少氧化铝矿粉在高温下的收缩，从而减少制得的高强度结构陶瓷易碎的可能
。
[0021]2、
六偏磷酸钠分散稳定氧化锆，减少稳定氧化锆粉末团聚的可能，且六偏磷酸钠水解产生的三偏磷酸钠使得淀粉交联，交联的支链淀粉在高温下收缩并将稳定氧化锆粉末牵引进入氧化铝矿粉的孔隙中，从而对氧化铝矿粉形成支撑，减少氧化铝矿粉发生晶相转变时产生收缩的可能
。
具体实施方式
[0022]所有实施例压缩强度检测方法以及断裂韧性检测方法如下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高强度结构陶瓷，其特征在于，包括以下重量份的原料：氧化铝矿粉
30
‑
38
份
、
氧化锆粉末
46
‑
56
份
。2.
根据权利要求1所述的一种高强度结构陶瓷，其特征在于：所述氧化锆粉末为稳定氧化锆粉末，所述稳定氧化锆粉末由氯化镁和氯氧化锆按重量比（1‑2）：
100
制得
。3.
根据权利要求2所述的一种高强度结构陶瓷，其特征在于：所述稳定氧化锆粉末的
D50
粒径为
45
±
5nm。4.
根据权利要求1所述的一种高强度结构陶瓷，其特征在于：所述氧化铝矿粉的
D50
粒径为
10
‑
90
μ
m
，且氧化铝矿粉孔径2μ
m
以下的孔的总孔容为
0.11
‑
0.29...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁杰，
申请(专利权)人：唐山北方瓷都陶瓷集团卫生陶瓷有限责任公司，
类型：发明
国别省市：