【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及耐磨材料，具体涉及一种耐磨石英砂陶瓷材料的制备工艺。
技术介绍
1、石英砂作为一种硅酸盐原料，因其硬度大、耐磨、化学性质稳定等特性，在陶瓷、玻璃、铸造、建筑、化工及磨料等领域有着广泛的应用。然而，天然石英砂中常含有各类杂质，需要通过特定的工艺进行提纯才能满足高质量产品的需求。在陶瓷材料的制备中，石英砂的纯度及颗粒度对最终产品的性能有着至关重要的影响。
2、在制备耐磨石英砂陶瓷材料时，除了要求原料的高纯度外，还需关注其耐磨性能、在不同温度下的稳定性和耐候性。传统石英陶瓷材料在耐磨性、高温稳定性和耐候性方面存在不足，难以满足某些特定领域的高要求。基于此，本专利技术提供了一种耐磨石英砂陶瓷材料的制备工艺。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种耐磨石英砂陶瓷材料的制备工艺，制备得到的石英砂陶瓷材料具有优异的力学性能、耐磨性能和高温循环稳定性。
2、一方面，本专利技术提供一种耐磨石英砂陶瓷材料的制备工艺，步骤包括：将石英砂经过预处理后与氧化铁改性高岭土、碳酸钡、二硼化钛、氮化铝、氧化铝和二氧化钛混合均匀得到基料，加入相对于基料重量份3-7％的添加剂搅拌分散后得到混合粉体，将混合粉体装入模具后压制得到陶瓷坯体，烧结后自然冷却至室温即得。
3、进一步地，所述石英砂的预处理步骤包括：将石英砂浸渍在质量浓度为20-30％的hcl水溶液中24-26h，去离子水冲洗至中性，60-80℃条件下烘干研磨，最后过100-200目筛即得。
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5、进一步地，所述高岭土、椰油酰胺丙基甜菜碱、乙醇和氧化铁的重量份比值为(1-2)：(0.2-0.3)：(2-3)：(0.5-1)。
6、进一步地，所述基料包括以下重量份材料：预处理后的石英砂8-12份、氧化铁改性高岭土10-12份、碳酸钡4-6份、二硼化钛2-4份、氮化铝3-5份、氧化铝4-6份、二氧化钛6-10份。
7、进一步地，所述添加剂包括重量份比值为(20-50)：(5-10)：(1-5)：(6-30)的粘结剂、可塑剂、润滑剂和分散剂。
8、进一步地，所述粘结剂为聚乙烯醇，所述可塑剂为乳化石蜡，所述润滑剂为油酸。
9、进一步地，所述分散剂包括重量份比值为1:5的十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯酸酯。
10、进一步地，所述压制时的压强为60-80mpa。
11、进一步地，所述烧结的步骤包括：在200-300℃条件下烧制4-6h，以3-5℃/min的升温速率升温到700-800℃，保温烧制2-4h，再以3-5℃/min的升温速率升温到1100-1200℃，保温烧制2-4h。
12、本专利技术的有益效果在于：
13、本专利技术对石英砂进行预处理，通过hcl水溶液浸渍处理，可以有效去除石英砂表面的杂质和附着物，同时轻微蚀刻其表面，增加其与其它组分的结合力。烘干研磨后的石英砂颗粒分布均匀，有助于提升陶瓷材料的整体致密度和强度；
14、本专利技术中二硼化钛、氮化铝等硬质相组分的加入，显著提高了陶瓷材料的硬度和耐磨性，这些硬质相在陶瓷材料中起到“骨架”作用，能够抵抗外部磨损和划痕。而氧化铝、二氧化钛等组分的加入，增强了陶瓷材料在高温下的稳定性，这些组分具有较高的熔点和良好的热稳定性，能够在高温环境中保持稳定的性能。
15、本专利技术采用氧化铁改性的高岭土作为主要原料，经过高温煅烧，高岭土中的结晶水被去除，晶体结构得到改变，从而变得更加稳定。煅烧过程还改变了高岭土的表面性质，使其更易于与氧化铁结合；将煅烧后的高岭土与椰油酰胺丙基甜菜碱、乙醇混合，可以形成一个优质的分散体系。氧化铁的添加不仅提升了高岭土的性能，还增强了陶瓷材料的硬度和耐磨性；椰油酰胺丙基甜菜碱作为表面活性剂，促进了各组分的均匀混合，进一步提升了陶瓷材料的整体性能。
16、氧化铁本身具备出色的耐磨性，其引入显著提升了石英砂陶瓷材料的耐磨性能，氧化铁改性高岭土在陶瓷材料中的均匀分布有助于减少磨损点，延长材料的使用寿命；此外，氧化铁与高岭土之间可以形成化学结合，产生稳定的化学键；这种结合进一步增强了高岭土的结构稳定性，使其在高温环境下不易分解或发生相变。氧化铁颗粒在高岭土表面或层间的分布形成了一层热屏障，减缓了热量向高岭土内部的传递速度。这有助于降低高岭土在高温下的热应力，从而减少结构破坏的可能性。
17、本专利技术中所使用的添加剂包括粘结剂、可塑剂、润滑剂和分散剂，其中粘结剂聚乙烯醇可以增强陶瓷材料的内聚力，使其更加坚固；可塑剂乳化石蜡可以改善陶瓷材料的可塑性，使其易于成型；润滑剂油酸可以减少陶瓷材料在压制过程中的摩擦阻力，提高压制效率；分散剂如十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯酸酯则可以确保各种原料在混合过程中均匀分散，避免团聚现象的发生。
18、本专利技术中选择十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯酸酯复配作为分散剂，其中十二烷基苯磺酸钠在石英砂陶瓷材料的制备过程中，能够吸附在石英砂颗粒表面，形成一层润湿膜，这层膜能够阻止颗粒之间的团聚，使石英砂颗粒在水中均匀分散，从而提高材料的均匀性和致密性。且十二烷基苯磺酸钠的分子结构使其能够与陶瓷材料中的无机成分形成化学键合或物理吸附，这种结合能够增强石英砂颗粒与陶瓷基体之间的界面结合力，从而提高材料的力学性能。而聚乙烯酸酯的加入能够增加材料的韧性，使其在受到外力作用时能够更好地吸收和分散能量，从而减少材料表面的磨损和剥落，提高耐磨性能。在此基础上，十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯酸酯的复配能够产生协同效应，各自发挥优势，相互补充，这种复配分散剂能够更有效地降低石英砂颗粒之间的团聚现象，提高材料的均匀性和致密性。
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1.一种耐磨石英砂陶瓷材料的制备工艺，其特征在于，步骤包括：将石英砂经过预处理后，与氧化铁改性高岭土、碳酸钡、二硼化钛、氮化铝、氧化铝和二氧化钛混合，得到基料；加入相对于基料重量份3-7％的添加剂，搅拌分散后得到混合粉体；将混合粉体装入模具后压制得到陶瓷坯体，烧结后自然冷却至室温即得。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨石英砂陶瓷材料的制备工艺，其特征在于，石英砂的预处理的步骤包括：将石英砂浸渍在质量浓度为20-30％的HCl水溶液中24-26h，去离子水冲洗至中性，60-80℃条件下烘干研磨，最后过100-200目筛即得。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨石英砂陶瓷材料的制备工艺，其特征在于，所述氧化铁改性高岭土的制备方法包括：将粒径为70-80μm的高岭土在800-840℃条件下煅烧2-3h，冷却至室温后，与椰油酰胺丙基甜菜碱、乙醇进行混合，在温度为60-80℃，搅拌速度为140-160rpm的条件下加入氧化铁，继续搅拌120-140min后，于100-110℃烘干至恒重、研磨后即得。
4.根据权利要求3所述的一种耐磨石英砂陶瓷材料的制备工艺
5.根据权利要求1所述的一种耐磨石英砂陶瓷材料的制备工艺，其特征在于，所述基料包括以下重量份材料：预处理后的石英砂8-12份、氧化铁改性高岭土10-12份、碳酸钡4-6份、二硼化钛2-4份、氮化铝3-5份、氧化铝4-6份、二氧化钛6-10份。
6.根据权利要求5所述的一种耐磨石英砂陶瓷材料的制备工艺，其特征在于，所述添加剂包括重量份比值为(20-50)：(5-10)：(1-5)：(6-30)的粘结剂、可塑剂、润滑剂和分散剂。
7.根据权利要求6所述的一种耐磨石英砂陶瓷材料的制备工艺，其特征在于，所述粘结剂为聚乙烯醇，所述可塑剂为乳化石蜡，所述润滑剂为油酸。
8.根据权利要求6所述的一种耐磨石英砂陶瓷材料的制备工艺，其特征在于，所述分散剂包括重量份比值为1:5的十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯酸酯。
9.根据权利要求1所述的一种耐磨石英砂陶瓷材料的制备工艺，其特征在于，所述压制时的压强为60-80MPa。
10.根据权利要求1所述的一种耐磨石英砂陶瓷材料的制备工艺，其特征在于，所述烧结的步骤包括：在200-300℃条件下烧制4-6h，以3-5℃/min的升温速率升温到700-800℃，保温烧制2-4h，再以3-5℃/min的升温速率升温到1100-1200℃，保温烧制2-4h。
...【技术特征摘要】
1.一种耐磨石英砂陶瓷材料的制备工艺，其特征在于，步骤包括：将石英砂经过预处理后，与氧化铁改性高岭土、碳酸钡、二硼化钛、氮化铝、氧化铝和二氧化钛混合，得到基料；加入相对于基料重量份3-7％的添加剂，搅拌分散后得到混合粉体；将混合粉体装入模具后压制得到陶瓷坯体，烧结后自然冷却至室温即得。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨石英砂陶瓷材料的制备工艺，其特征在于，石英砂的预处理的步骤包括：将石英砂浸渍在质量浓度为20-30％的hcl水溶液中24-26h，去离子水冲洗至中性，60-80℃条件下烘干研磨，最后过100-200目筛即得。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨石英砂陶瓷材料的制备工艺，其特征在于，所述氧化铁改性高岭土的制备方法包括：将粒径为70-80μm的高岭土在800-840℃条件下煅烧2-3h，冷却至室温后，与椰油酰胺丙基甜菜碱、乙醇进行混合，在温度为60-80℃，搅拌速度为140-160rpm的条件下加入氧化铁，继续搅拌120-140min后，于100-110℃烘干至恒重、研磨后即得。
4.根据权利要求3所述的一种耐磨石英砂陶瓷材料的制备工艺，其特征在于，所述高岭土、椰油酰胺丙基甜菜碱、乙醇和氧化铁的重量份比值为(1-2)：(0.2-0.3)：(2-3)：(0.5-1)。
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【专利技术属性】
技术研发人员：叶桂明，赖才兴，张树清，朱财辉，
申请(专利权)人：云浮市云安区颂鑫建筑陶瓷原料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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