[发明专利]一种高强度硼化锆陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度硼化锆陶瓷及其制备方法，属于陶瓷生产技术领域。

背景技术

众所周知，无压烧结陶瓷具有抗氧化性好、硬度高热稳定性好、高温强度大、热膨胀系数小、热导率大等优良性能，已在石油、化工、机械等领域得到广泛的应用，但是在现有制造方法下制造的无压烧结陶瓷由于其断裂韧性差、抗冲击能力小易碎等弊端，在使用上受到了一定的限制。砂轮是用磨料和结合剂混合经压坯、干燥、焙烧而制成的，疏松的盘状、轮状都等各种形状的磨具。砂轮是磨具中用量最大、使用最广的一种，使用时高速旋转，可对金属或非金属工件的外圆、内圆、平面和各种型面等进行粗磨、半精磨和精磨以及开槽和切断等，这就要求砂轮具有较高的强度和良好的磨削性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐磨性好硬度高的硼化锆陶瓷极其制备方法。

为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施:

一种高强度硼化锆陶瓷，由下列重量份的原料制成:硼化锆90-120、氧化铝1-5、高岭土粉2-7、氧化锆0.8-2、氧化钙1.5-4、二氧化钛2-6、三氧化二锑1.8-3.5、碳纤维0.6-3、表面活性剂0.05-0.3、聚乙烯0.5-3、无水乙醇25-30、甘油2-5、去离子水65-75。

优选的，所述的高强度硼化锆陶瓷由下列重量份的原料制成:硼化锆100-110、氧化铝2-4、高岭土粉4-6、氧化锆1-1.5、氧化钙2-3、二氧化钛3-5、三氧化二锑2.5-3、碳纤维1.6-2.5、表面活性剂0.05-0.2、聚乙烯1.5-2、无水乙醇26-28、甘油3-5、去离子水68-70。

优选的，所述的高强度硼化锆陶瓷由下列重量份的原料制成:硼化锆105、氧化铝3、高岭土粉4.5、氧化锆1.2、氧化钙2.8、二氧化钛4.4、三氧化二锑2.9、碳纤维2.1、表面活性剂0.15、聚乙烯1.7、无水乙醇26、甘油4.6、去离子水68。

优选的，所述碳纤维的长度为4-6mm。

优选的，所述表面活性剂为单硬脂酸甘油酯、聚山梨酯、二辛基琥珀酸磺酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种或多种。

制备上述高强度硼化锆陶瓷的方法，包括以下具体步骤:

(1)将硼化锆、氧化铝、高岭土粉、氧化锆、氧化钙、二氧化钛、三氧化二锑、去离子水混合加到球磨罐中球磨60-90min，再加入聚乙烯、无水乙醇、甘油，以300-400rpm的转速进行湿法混合40-60min；

（2）加入碳纤维、表面活性剂，转速降低至100-200rpm，继续球磨40-60min，将混合均匀的浆料在室温下抽气缓慢加到金属模具中，然后置于保温箱中于700-750℃下保温30-50分钟后脱模，在室温下自然干燥至恒重；

(3)将步骤(2)得到的硼化锆陶瓷素坯置入反应烧结炉中，将烧结炉抽真空，升温至1650-1680℃，恒温保持120-180min，试样随炉冷却即可得到高强度硼化锆陶瓷。

优选的，所述球磨罐配备有高纯度氧化铝磨球。

优选的，步骤（3）中所述升温其速率为30-35℃/min。

本发明的优点是：

（1）本发明添加的碳纤维可以提高硼化锆的力学性能，提高陶瓷的断裂韧性、强度、致密度以及陶瓷的耐磨性。

（2）本发明添加的金属元素提高了硼化锆陶瓷的致密性，减少了材料的损失，提高成品率。

（3）本发明工艺简单，原料来源方便，且明显提高了硼化锆陶瓷的硬度和耐磨性能，扩大了硼化锆陶瓷的使用范围。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步详细描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种高强度硼化锆陶瓷，由下列重量份的原料制成:硼化锆105、氧化铝3、高岭土粉4.5、氧化锆1.2、氧化钙2.8、二氧化钛4.4、三氧化二锑2.9、碳纤维2.1、表面活性剂0.15、聚乙烯1.7、无水乙醇26、甘油4.6、去离子水68。

其中，所述碳纤维的长度为4mm，所述表面活性剂为单硬脂酸甘油酯、十二烷基磺酸钠。

制备上述高强度硼化锆陶瓷的方法，包括以下具体步骤:

(1)将硼化锆、氧化铝、高岭土粉、氧化锆、氧化钙、二氧化钛、三氧化二锑、去离子水混合加到配备有高纯度氧化铝磨球的球磨罐中球磨90min，再加入聚乙烯、无水乙醇、甘油，以400rpm的转速进行湿法混合60min；