一種強(qiáng)度高耐磨性好的碳化鋯陶瓷材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說是一種強(qiáng)度高耐磨性好的碳化鋯陶瓷 材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 陶瓷材料是用天然或合成化合物經(jīng)過成形和高溫?zé)Y(jié)制成的一類無機(jī)非金屬材 料。它具有尚恪點(diǎn)、尚硬度、尚耐磨性、耐氧化等優(yōu)點(diǎn)?？捎米鹘Y(jié)構(gòu)材料、刀具材料，由于陶 瓷還具有某些特殊的性能，又可作為功能材料。
[0003] 金屬陶瓷兼有金屬和陶瓷的優(yōu)點(diǎn)，它密度小、硬度高、耐磨、導(dǎo)熱性好，不會因?yàn)轶E 冷或驟熱而脆裂。另外，在金屬表面涂一層氣密性好、熔點(diǎn)高、傳熱性能很差的陶瓷涂層，也 能防止金屬或合金在高溫下氧化或腐蝕。金屬陶瓷既具有金屬的韌性、高導(dǎo)熱性和良好的 熱穩(wěn)定性，又具有陶瓷的耐高溫、耐腐蝕和耐磨損等特性。金屬陶瓷廣泛地應(yīng)用于火箭、導(dǎo) 彈、超音速飛機(jī)的外殼、燃燒室的火焰噴口等地方。硼化物陶瓷具有高電導(dǎo)性、高熔點(diǎn)、高硬 度和高熱穩(wěn)定性。硼化物經(jīng)常規(guī)成型或注射成型后，常采用常壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)或等靜壓燒 結(jié)等制成陶瓷制品。但是硼系金屬陶瓷材料的機(jī)械強(qiáng)度較低，仍有待提高的余地。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種強(qiáng)度高耐磨性好的碳化鋯陶 瓷材料及其制備方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種強(qiáng)度高耐磨性好的碳化鋯陶瓷材料，由以下重量份原料制成：高嶺土 16-18、碳化 鋯80-95、鎢粉2-3、烏剛石粉7-9、不銹鋼粉末3-4、粉煤灰6-8、陶瓷廢料8-12、聚硅酸硫酸 鐵1-3、水玻璃2-3、白油6-8、氮化硅鐵粉末3-5、紅泥1-3、二硅化鉬1-2、聚乙烯醇2-4、亞 硝酸鉀0. 5-0. 8、助劑5-7、水適量； 所述助劑是由以下重量份原料制成：氧化鋁20-30、鎂鋁尖晶石粉6-8、碳酸釔1-2、氮 化硅2-3、土狀石墨粉2-4、金剛石粉0. 5-1、骨粉2-3、聚丙烯酸鈉0. 5-0. 8、聚乙二醇1-3、 甘油2-4、水適量；制備方法為：將氧化鋁、鎂鋁尖晶石粉、碳酸釔、氮化硅、土狀石墨粉、金 剛石粉、骨粉混合加到混料機(jī)中，加入聚丙烯酸鈉和水進(jìn)行濕法混合，2-3小時后將混合好 的漿料加到膠磨機(jī)中研磨過100-200目篩，加熱干燥除去水分，再加入其余剩余的成分?jǐn)?拌均勻，將所得的物料輸入噴霧造粒塔中制成顆粒即可。
[0006] -種強(qiáng)度高耐磨性好的碳化鋯陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟： (1) 將高嶺土、粉煤灰、陶瓷廢料混合，在900-1100°C下處理2-3小時，冷卻后粉碎備 用； (2) 將步驟（1)中的混合粉碎物與碳化鋯、鎢粉、烏剛石粉、不銹鋼粉末、氮化硅鐵粉 末、紅泥、二硅化鉬以及適量的水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨3-5小時后加入聚乙烯醇 和水玻璃攪拌均勻后過200-300目篩，再轉(zhuǎn)移到噴霧造粒機(jī)中制成顆粒備用； (3) 將助劑以及其余剩余的成分混合，以3-5°C /min的速度邊攪拌邊加熱，加熱至 50-70°C時保溫20-30分鐘，再將該混合物通過噴涂法噴涂到步驟（2)中的顆粒上； (4) 將步驟（3)得到的物料送入模具中采用160-200MPa干壓成型得素胚，再將該素胚 放入真空高溫?zé)Y(jié)爐中在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1750-1900°C，保溫3-5小時 后緩慢降溫到1600_1450°C，隨爐冷卻即得。
[0007] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于： 本發(fā)明的陶瓷材料以碳化鋯為主要原料，制得的陶瓷材料具有良好的耐高溫性能、導(dǎo) 電和導(dǎo)熱性能，較高的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，另外，烏剛石粉、氮化硅鐵粉末等增強(qiáng)了陶 瓷材料的耐火性能，鎢粉、不銹鋼粉末、二硅化鉬、助劑等則進(jìn)一步提高了陶瓷材料的耐磨 性能，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。
【具體實(shí)施方式】
[0008] 實(shí)施例1 一種強(qiáng)度高耐磨性好的碳化鋯陶瓷材料，由以下重量（kg)原料制成：高嶺土 16、碳化 鋯80、鎢粉2、烏剛石粉7、不銹鋼粉末3、粉煤灰6、陶瓷廢料8、聚硅酸硫酸鐵1、水玻璃2、 白油6、氮化硅鐵粉末3、紅泥1、二硅化鉬1、聚乙烯醇2、亞硝酸鉀0. 5、助劑5、水適量；所 述助劑是由以下重量（kg)原料制成：氧化鋁20、鎂鋁尖晶石粉6、碳酸釔1、氮化硅2、土狀 石墨粉2、金剛石粉0. 5、骨粉2、聚丙烯酸鈉0. 5、聚乙二醇1、甘油2、水適量；制備方法為： 將氧化鋁、鎂鋁尖晶石粉、碳酸釔、氮化硅、土狀石墨粉、金剛石粉、骨粉混合加到混料機(jī)中， 加入聚丙烯酸鈉和水進(jìn)行濕法混合，2小時后將混合好的漿料加到膠磨機(jī)中研磨過100目 篩，加熱干燥除去水分，再加入其余剩余的成分?jǐn)嚢杈鶆?，將所得的物料輸入噴霧造粒塔中 制成顆粒即可。
[0009] -種強(qiáng)度高耐磨性好的碳化鋯陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟： (1) 將高嶺土、粉煤灰、陶瓷廢料混合，在900°C下處理2小時，冷卻后粉碎備用； (2) 將步驟（1)中的混合粉碎物與碳化鋯、鎢粉、烏剛石粉、不銹鋼粉末、氮化硅鐵粉 末、紅泥、二硅化鉬以及適量的水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨3小時后加入聚乙烯醇和 水玻璃攪拌均勻后過200目篩，再轉(zhuǎn)移到噴霧造粒機(jī)中制成顆粒備用； (3) 將助劑以及其余剩余的成分混合，以3°C /min的速度邊攪拌邊加熱，加熱至50°C時 保溫20分鐘，再將該混合物通過噴涂法噴涂到步驟（2)中的顆粒上； (4) 將步驟（3)得到的物料送入模具中采用160MPa干壓成型得素胚，再將該素胚放入 真空高溫?zé)Y(jié)爐中在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1750Γ，保溫3-5小時后緩慢降 溫到1600°C，隨爐冷卻即得。
[0010] 實(shí)施例2 一種強(qiáng)度高耐磨性好的碳化鋯陶瓷材料，由以下重量（kg)原料制成：高嶺土 17、碳化 鋯90、鎢粉2、烏剛石粉8、不銹鋼粉末4、粉煤灰7、陶瓷廢料10、聚硅酸硫酸鐵2、水玻璃3、 白油7、氮化硅鐵粉末4、紅泥2、二硅化鉬1、聚乙烯醇3、亞硝酸鉀0. 6、助劑6、水適量；所述 助劑是由以下重量（kg)原料制成：氧化鋁25、鎂鋁尖晶石粉7、碳酸釔1、氮化硅2、土狀石 墨粉3、金剛石粉0. 8、骨粉3、聚丙烯酸鈉0. 7、聚乙二醇2、甘油3、水適量；制備方法為：將 氧化鋁、鎂鋁尖晶石粉、碳酸釔、氮化硅、土狀石墨粉、金剛石粉、骨粉混合加到