本發(fā)明涉及陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種陶瓷球及其制備方法。

背景技術(shù)：

多孔磷酸鋁(alpo4)—氮化硅(si3n4)陶瓷球在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛，可以作為催化劑載體、化工填料、保溫和耐火材料等。在作為光催化劑載體和其他液相反應(yīng)催化劑載體，以及作為水中有毒物質(zhì)的吸附劑時(shí)，為了保障具有高效的催化效果和(或)吸附效率，往往要求多孔陶瓷球在水中處于懸浮狀態(tài)，這就需要制備一種輕質(zhì)多孔陶瓷球?，F(xiàn)有技術(shù)中，申請?zhí)枮?01610283606.x的《一種輕質(zhì)多孔磷酸鋁—氮化硅陶瓷球的制備方法》，其內(nèi)容包括把氮化硅粉末、氧化鋁粉末、磷酸二氫鋁粉末、熔塊粉末按照質(zhì)量比為2：1：3.11：0.03的比例進(jìn)行干混，但是制備出的氮化硅陶瓷具有力學(xué)性能低的缺陷；以及氮化硅陶瓷球的韌性、強(qiáng)度均比較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種陶瓷球及其制備方法，所要解決的技術(shù)問題是：氮化硅陶瓷具有力學(xué)性能低等缺陷；以及韌性、強(qiáng)度均比較差。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種陶瓷球，其特征在于，按重量份數(shù)計(jì)，原料由65～74份的氮化硅粉末、2～5份的氧化鋁粉末、7～12份的磷酸二氫鋁粉末、1～2份的稀土和6～8份的鎳渣組成。

本發(fā)明的有益效果是：加入稀土，可有效優(yōu)化微觀結(jié)構(gòu)，從而顯著提高氮化硅陶瓷的韌性、強(qiáng)度；添加鎳渣可以降低生產(chǎn)成本，把鎳渣綜合利用，而且制備出的氮化硅陶瓷具有力學(xué)性能高等優(yōu)異性能。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述鎳渣由sio23～5份、mgo1～2份、fe2o30.5～1份、余量為na、ca、cr和ni的氧化物。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：sio2、fe2o3、ni的氧化物能增強(qiáng)氮化硅陶瓷的力學(xué)性能，增強(qiáng)強(qiáng)度，適應(yīng)保溫和耐火材料的復(fù)雜環(huán)境應(yīng)用。

進(jìn)一步，所述氮化硅粉末的粉末直徑為0.5～1.5μm，氧化鋁粉末的粉末直徑為0.6～1.2μm，磷酸二氫鋁粉末的粉末直徑為0.4～0.7μm。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：氮化硅粉末、氧化鋁粉末和磷酸二氫鋁粉末的粉末直徑小，能增快制備速度，提升氮化硅陶瓷的強(qiáng)度。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的另一技術(shù)方案如下：一種陶瓷球的制備方法，包括以下步驟：

步驟s1.按重量份數(shù)計(jì)取原料65～74份的氮化硅粉末、2～5份的氧化鋁粉末、7～12份的磷酸二氫鋁粉末、1～2份的稀土和6～8份的鎳渣進(jìn)行混合，得混合原料；

步驟s2.用磨球機(jī)對混合原料進(jìn)行球磨粉碎，將粉碎后的混合料于65～75℃干燥后研磨并過80～120目篩，得粉料；

步驟s3.將粉料經(jīng)造粒、粉料成型后在氮?dú)獾馁|(zhì)量百分?jǐn)?shù)低于10％的氬氣和氮?dú)饣旌蠚怏w中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1800～2200℃，燒結(jié)時(shí)間為2～4小時(shí)，得氮化硅陶瓷。

本發(fā)明的有益效果是：加入稀土，可有效優(yōu)化微觀結(jié)構(gòu)，從而顯著提高氮化硅陶瓷的韌性、強(qiáng)度；添加鎳渣可以降低生產(chǎn)成本，把鎳渣綜合利用，而且制備出的氮化硅陶瓷具有力學(xué)性能高等優(yōu)異性能；在氮?dú)獾馁|(zhì)量百分?jǐn)?shù)低于10％的氬氣和氮?dú)饣旌蠚怏w中進(jìn)行燒結(jié)，能提升氮化硅陶瓷的強(qiáng)度，同時(shí)能增多孔數(shù)，提升吸附隔熱能力。

進(jìn)一步，所述步驟s2中，磨球機(jī)對混合原料進(jìn)行球磨粉碎，磨球機(jī)以300～360r/min的速度球磨6h～10h。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：研磨時(shí)間長，研磨完全，提升后續(xù)加工效率。

進(jìn)一步，所述步驟s3中，粉料成型后進(jìn)行熱負(fù)壓燒結(jié)，氬氣和氮?dú)饣旌蠚怏w產(chǎn)生的氣壓為-18～-25kpa。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：能增多氮化硅陶瓷的孔數(shù)，提升吸附隔熱能力。

進(jìn)一步，所述步驟s3中，熱負(fù)壓燒結(jié)過程中以60～80℃/min的速度升溫至1900～2100℃，保溫2～3小時(shí)。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：逐步提升燒結(jié)溫度，能提升氮化硅陶瓷的強(qiáng)度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種陶瓷球的制備方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1：

一種陶瓷球，按重量份數(shù)計(jì)，原料由74份的氮化硅粉末、2份的氧化鋁粉末、7份的磷酸二氫鋁粉末、1份的稀土和6份的鎳渣組成；其中所述鎳渣由sio25份、mgo1份、fe2o30.5份、余量為na、ca、cr和ni的氧化物；所述氮化硅粉末的粉末直徑為0.5μm，氧化鋁粉末的粉末直徑為0.6μm，磷酸二氫鋁粉末的粉末直徑為0.4μm。

本實(shí)施例中加入稀土，可有效優(yōu)化微觀結(jié)構(gòu)，從而顯著提高氮化硅陶瓷的韌性、強(qiáng)度；添加鎳渣可以降低生產(chǎn)成本，把鎳渣綜合利用，而且制備出的氮化硅陶瓷具有力學(xué)性能高等優(yōu)異性能。

參考圖1，一種陶瓷球的制備方法，包括以下步驟：

步驟s1.按重量份數(shù)計(jì)取原料74份的氮化硅粉末、2份的氧化鋁粉末、7份的磷酸二氫鋁粉末、1份的稀土和6份的鎳渣進(jìn)行混合，得混合原料；

步驟s2.用磨球機(jī)對混合原料進(jìn)行球磨粉碎，磨球機(jī)以300r/min的速度球磨10h，將粉碎后的混合料于65℃干燥后研磨并過80目篩，得粉料；

步驟s3.將粉料經(jīng)造粒、粉料成型后在氮?dú)獾馁|(zhì)量百分?jǐn)?shù)低于10％的氬氣和氮?dú)饣旌蠚怏w中進(jìn)行熱負(fù)壓燒結(jié)，氬氣和氮?dú)饣旌蠚怏w產(chǎn)生的氣壓為-18kpa，燒結(jié)溫度為1800℃，燒結(jié)時(shí)間為4小時(shí)，熱負(fù)壓燒結(jié)過程中以60℃/min的速度升溫至2100℃，保溫2小時(shí)；得氮化硅陶瓷。

本實(shí)施例中加入稀土，可有效優(yōu)化微觀結(jié)構(gòu)，從而顯著提高氮化硅陶瓷的韌性、強(qiáng)度；添加鎳渣可以降低生產(chǎn)成本，把鎳渣綜合利用，而且制備出的氮化硅陶瓷具有力學(xué)性能高等優(yōu)異性能；在氮?dú)獾馁|(zhì)量百分?jǐn)?shù)低于10％的氬氣和氮?dú)饣旌蠚怏w中進(jìn)行燒結(jié)，能提升氮化硅陶瓷的強(qiáng)度，同時(shí)能增多孔數(shù)，提升吸附隔熱能力。

實(shí)施例2：

一種陶瓷球，按重量份數(shù)計(jì)，原料由65份的氮化硅粉末、5份的氧化鋁粉末、12份的磷酸二氫鋁粉末、2份的稀土和8份的鎳渣組成；其中所述鎳渣由sio23份、mgo2份、fe2o31份、余量為na、ca、cr和ni的氧化物；所述氮化硅粉末的粉末直徑為1.5μm，氧化鋁粉末的粉末直徑為1.2μm，磷酸二氫鋁粉末的粉末直徑為0.7μm。

本實(shí)施例中加入稀土，可有效優(yōu)化微觀結(jié)構(gòu)，從而顯著提高氮化硅陶瓷的韌性、強(qiáng)度；添加鎳渣可以降低生產(chǎn)成本，把鎳渣綜合利用，而且制備出的氮化硅陶瓷具有力學(xué)性能高等優(yōu)異性能。

其制備方法，包括以下步驟：

步驟s1.按重量份數(shù)計(jì)取原料65份的氮化硅粉末、5份的氧化鋁粉末、12份的磷酸二氫鋁粉末、2份的稀土和8份的鎳渣進(jìn)行混合，得混合原料；

步驟s2.用磨球機(jī)對混合原料進(jìn)行球磨粉碎，磨球機(jī)以360r/min的速度球磨6h，將粉碎后的混合料于75℃干燥后研磨并過120目篩，得粉料；

步驟s3.將粉料經(jīng)造粒、粉料成型后在氮?dú)獾馁|(zhì)量百分?jǐn)?shù)低于10％的氬氣和氮?dú)饣旌蠚怏w中進(jìn)行熱負(fù)壓燒結(jié)，氬氣和氮?dú)饣旌蠚怏w產(chǎn)生的氣壓為-25kpa，燒結(jié)溫度為2200℃，燒結(jié)時(shí)間為2小時(shí)，熱負(fù)壓燒結(jié)過程中以80℃/min的速度升溫至1900℃，保溫3小時(shí)；得氮化硅陶瓷。

本實(shí)施例中加入稀土，可有效優(yōu)化微觀結(jié)構(gòu)，從而顯著提高氮化硅陶瓷的韌性、強(qiáng)度；添加鎳渣可以降低生產(chǎn)成本，把鎳渣綜合利用，而且制備出的氮化硅陶瓷具有力學(xué)性能高等優(yōu)異性能；在氮?dú)獾馁|(zhì)量百分?jǐn)?shù)低于10％的氬氣和氮?dú)饣旌蠚怏w中進(jìn)行燒結(jié)，能提升氮化硅陶瓷的強(qiáng)度，同時(shí)能增多孔數(shù)，提升吸附隔熱能力。

實(shí)施例3：

一種陶瓷球，按重量份數(shù)計(jì)，原料由70份的氮化硅粉末、3份的氧化鋁粉末、10份的磷酸二氫鋁粉末、1.5份的稀土和7份的鎳渣組成；其中所述鎳渣由sio24份、mgo1.5份、fe2o30.8份、余量為na、ca、cr和ni的氧化物；所述氮化硅粉末的粉末直徑為1μm，氧化鋁粉末的粉末直徑為0.8μm，磷酸二氫鋁粉末的粉末直徑為0.5μm。

本實(shí)施例中加入稀土，可有效優(yōu)化微觀結(jié)構(gòu)，從而顯著提高氮化硅陶瓷的韌性、強(qiáng)度；添加鎳渣可以降低生產(chǎn)成本，把鎳渣綜合利用，而且制備出的氮化硅陶瓷具有力學(xué)性能高等優(yōu)異性能。

其制備方法，包括以下步驟：

步驟s1.按重量份數(shù)計(jì)取原料70份的氮化硅粉末、3份的氧化鋁粉末、10份的磷酸二氫鋁粉末、1.5份的稀土和7份的鎳渣進(jìn)行混合，得混合原料；

步驟s2.用磨球機(jī)對混合原料進(jìn)行球磨粉碎，磨球機(jī)以330r/min的速度球磨8h，將粉碎后的混合料于70℃干燥后研磨并過100目篩，得粉料；

步驟s3.將粉料經(jīng)造粒、粉料成型后在氮?dú)獾馁|(zhì)量百分?jǐn)?shù)低于10％的氬氣和氮?dú)饣旌蠚怏w中進(jìn)行熱負(fù)壓燒結(jié)，氬氣和氮?dú)饣旌蠚怏w產(chǎn)生的氣壓為-21kpa，燒結(jié)溫度為2000℃，燒結(jié)時(shí)間為3小時(shí)，熱負(fù)壓燒結(jié)過程中以70℃/min的速度升溫至2000℃，保溫2.5小時(shí)；得氮化硅陶瓷。

本實(shí)施例中加入稀土，可有效優(yōu)化微觀結(jié)構(gòu)，從而顯著提高氮化硅陶瓷的韌性、強(qiáng)度；添加鎳渣可以降低生產(chǎn)成本，把鎳渣綜合利用，而且制備出的氮化硅陶瓷具有力學(xué)性能高等優(yōu)異性能；在氮?dú)獾馁|(zhì)量百分?jǐn)?shù)低于10％的氬氣和氮?dú)饣旌蠚怏w中進(jìn)行燒結(jié)，能提升氮化硅陶瓷的強(qiáng)度，同時(shí)能增多孔數(shù)，提升吸附隔熱能力。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。