一种高强度耐高温陶瓷材料及其制备方法技术

本申请涉及一种高强度耐高温陶瓷材料及其制备方法，陶瓷材料包括以下重量的原料：氧化铝粉

【技术实现步骤摘要】
一种高强度耐高温陶瓷材料及其制备方法


[0001]本申请涉及陶瓷材料领域，更具体地说，它涉及一种高强度耐高温陶瓷材料
。

技术介绍

[0002]以氧化铝为主要成分的陶瓷材料也称特种陶瓷，高性能陶瓷
。
该陶瓷的氧化铝的含量高，结构比较致密，具有特殊的性能，故称为特种陶瓷
。
氧化铝陶瓷材料是氧离子构成的密排六方结构，而铝离子填充于三分之二的八面体间隙中，其表面光滑摩擦系数小，耐磨性能十分理想，较之其它金属材料更耐酸碱侵蚀，还具有更轻的重量，因此可以应用于火电
、
钢铁
、
冶炼
、
机械
、
煤炭
、
矿山
、
化工
、
水泥
、
港口码头等企业的输煤
、
输料系统
、
制粉系统
、
排灰
、
除尘系统等一切机械设备上，具有广泛的应用场景
。
[0003]对于陶瓷材料来说，脆性大是它的弱点之一，尤其是高温下会很容易开裂，热震性差，这很大程度限制了陶瓷材料在不同领域的应用，在一些领域中，需要陶瓷件具有更高的强度和耐高温性以满足高温
、
高强度冲击的使用环境
。
虽然已经有相关的专业人员在对其进行研究，比如减小氧化铝粉体的粒度或者加入一些强度高或者高温稳定性强的填料进行复配，但是使用更高要求纳米级的氧化铝粉体作为原料成本很高，且对制造过程的工艺要求很严格，而加入一些填料如氧化钛
、
氧化镁对所制得的陶瓷材料的性能改善有限
。

技术实现思路

[0004]为了解决陶瓷材料兼具高强度
、
耐高温的问题，本申请提供了一种高强度耐高温陶瓷材料及其制备方法
。
[0005]第一方面，本申请提供一种高强度耐高温陶瓷材料，包括以下质量份数的各组分：氧化铝粉
70
‑
85
份
、
碳化硼改性氰酸酯树脂5‑
10
份
、
纤维2‑8份
、
烧结助剂
0.1
‑
0.5
份
、
分散剂
0.5
‑4份
。
[0006]通过采用上述技术方案，氰酸酯树脂作为粘结剂使用，具有优异的耐热性以及较好的韧性
、
附着性，碳化硼具有高硬度和高熔点，化学接枝改性树脂使得碳化硼在粉体中的分散效果更好，充分发挥其性能，将碳化硼改性氰酸酯树脂加入到陶瓷浆料中，赋予了所述高强度耐高温陶瓷材料一定的高硬度
、
耐高温
、
低膨胀系数
、
重量轻和良好的氧气吸收能力等优点；通过将纤维加入到陶瓷浆料中，赋予了所述高强度耐高温陶瓷材料一定的高韧性
、
耐热性强
、
抗腐蚀性好
、
机械强度高等优点；由于氧化铝粉体具有烧结活性低的特点，通过加入烧结助剂来降低所述高强度耐高温陶瓷材料的烧结温度，抑制晶粒长大和加速烧结；通过加入分散剂来减少粉体凝聚和保持分散体稳定
。
[0007]在一个具体的可实施方案中，所述纤维包括质量比例为
(1
‑
5)
：
(10
‑
15)
的玻璃纤维和石墨纤维
。
[0008]石墨纤维化学性能稳定，耐腐蚀，不易被氧化，抗拉强度高，玻璃纤维的绝缘性好
、
耐热性强
、
抗腐蚀性好
、
机械强度高，在陶瓷浆料中添加石墨纤维，赋予了所述高强度耐高温陶瓷材料一定的耐高温
、
抗腐蚀
、
强度高
、
吸湿低等特性，还提高了陶瓷材料的韧性，使其在高温下不容易开裂，进一步提高了所述高强度耐高温陶瓷材料在高温下的强度；在陶瓷浆料中添加玻璃纤维，赋予了所述高强度耐高温陶瓷材料一定的耐热性
、
抗腐蚀性
、
机械强度
。
纤维
、
碳化硼在氧化铝粉体陶瓷中形成的点
‑
线结构具有高强度的稳定性，更进一步提高了陶瓷的强度和高温防开裂的性能
。
同时通过调节比例，使得所述高强度耐高温陶瓷材料性能达到最优
。
[0009]在一个具体的可实施方案中，在陶瓷材料中添加的烧结助剂包括氟化镁
、
氧化钇
、
氧化钙和氧化锆中的一种或多种
。
[0010]通过采取上述技术方案，通过在陶瓷材料浆料中加入少量烧结助剂可以明显的降低氧化铝的烧结温度，还可以抑制氧化铝晶粒的长大，从而使得所述陶瓷材料的结构更加致密，从而改善陶瓷材料的耐腐蚀性能，提高陶瓷材料的硬度
。
尤其是氟化镁，在
1100℃
以上烧制4个小时后表层氧化铝中氟化镁可以实现近乎
100
％的逸出，使得陶瓷材料中上下两层纯度进一步提高，极大的减少了残留助剂可能产生的腐蚀位点
。
[0011]在一个具体的可实施方案中，在陶瓷材料中添加的分散剂包括甲基戊醇和聚乙烯亚胺，且添加的甲基戊醇和聚乙烯亚胺质量比
2:1。
[0012]通过采取上述技术方案，由于分散剂甲基戊醇对粉体分散性好，分散剂聚乙烯亚胺促进粘结
、
提高稳定性，将甲基戊醇和聚乙烯亚胺复配加入使得所述陶瓷浆料分散均匀，形成稳定的悬浮液，减少了沉淀和聚集，从而提高了产品的效果和可靠性
。
[0013]在一个具体的可实施方案中，所述碳化硼改性氰酸酯树脂的处理步骤包括：将碳化硼微粉和硅烷偶联剂加入到浓度为
25
％的乙醇水溶液中混合，在
70℃
到
90℃
下搅拌2至4小时，过滤，洗涤，在
100℃
‑
120℃
烘箱中干燥，得到硅烷改性碳化硼
。
[0014]将硅烷改性碳化硼与氰酸酯树脂混合搅拌，在
90
‑
110℃
下反应
15
‑
20min
，得到碳化硼改性氰酸酯树脂
。
[0015]碳化硼具有优异的耐高温和高强度性能，但其在氧化铝粉体中分散性差，使得生产的陶瓷材料达不到相应的强度和耐高温的要求，专利技术人通过挑选原料和调整工艺创造性地经过两步改性成功将无机的碳化硼接枝到氰酸酯树脂中，通过接枝树脂使碳化硼实现更好的分散从而实现提升陶瓷材料的耐高温和高强度性能
。
[0016]在一个具体的可实施方案中，所述硅烷偶联剂为氨丙基三甲氧基硅烷和氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种
。
[0017]通过采取上述方案，硅烷对碳化硼改本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高强度耐高温陶瓷材料，其特征在于：所述高强度耐高温陶瓷材料包含以下重量份的原料：氧化铝粉
70
‑
85
份
、
碳化硼改性氰酸酯树脂 5
‑
10
份
、
纤维2‑8份
、
烧结助剂
0.1
‑
0.5
份
、
分散剂
0.5
‑4份
。2.
根据权利要求1所述的高强度耐高温陶瓷材料，其特征在于：所述纤维为玻璃纤维和石墨纤维；玻璃纤维和石墨纤维的质量比为（1‑5）：（
10
‑
15
）
。3.
根据权利要求1所述的高强度耐高温陶瓷材料，其特征在于：所述烧结助剂为氟化镁
、
氧化钇
、
氧化钙和氧化锆中的一种或多种
。4.
根据权利要求1所述的高强度耐高温陶瓷材料，其特征在于：所述分散剂为甲基戊醇和聚乙烯亚胺
。5.
根据权利要求1所述的高强度耐高温陶瓷材料，其特征在于：所述碳化硼改性氰酸酯树脂的处理步骤包括：将碳化硼微粉和硅烷偶联剂加入到浓度为
25
％的乙醇水溶液中混合，在
70℃
‑
90℃
下搅拌2‑4小时，过滤，洗涤，在
100℃
‑
120℃
烘箱中干燥，得到硅烷改性碳化硼；将硅烷改性碳化硼与氰酸酯树脂混合搅拌，在
90
‑
110℃
下反应
15
‑
20min
，得到碳化硼改性氰酸酯树脂

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑜佳，
申请(专利权)人：苏州晶瓷超硬材料有限公司，
类型：发明
国别省市：