[发明专利]一种高韧性95瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，具体涉及一种高韧性95瓷及其制备方法。

背景技术

95瓷，即α-Al₂O₃含量在95%左右的陶瓷材料。在某些极端环境中如高温、磨蚀性大的情况下，硬度高、耐磨性好的陶瓷产品，具有金属材料无可比拟的优势。95瓷是高铝瓷中非常重要的一类，它具有械强度高，耐磨、耐酸碱等化学侵蚀能力强、常温及高温下电绝缘性能好、高温下机械强度损失小的优异性能。95瓷可广泛用于制造高温机械的耐磨耐热部件、涡轮转子、电子元件、纺织陶瓷、球磨机内衬、球石基喷砂咀和氩弧焊焊枪喷咀等。95瓷的烧结温度一般在1580~1700℃，在烧结过程中会出现大量的玻璃相，影响烧结体的使用性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种高韧性95瓷及其制备方法，利用较低的烧结温度制得致密化的95瓷，提高了陶瓷材料的韧性。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：一种高韧性95瓷，制备95瓷的生料由MgO、α-Al₂O₃、苏州土、二氧化硅以及碳酸钙按照重量比（0~5）：（89.78~94.50）：（1.36~1.43）：（1.42~1.50）：（2.99~3.15）组成，其中，MgO和α-Al₂O₃均为纳米级晶体。

其中，MgO的粒径为10~100nm，α-Al₂O₃的粒径为20~200nm。

其中，苏州土的化学成分为Al₂O₃含量37~39%，SiO₂含量46~48%，余量为杂质。

一种高韧性95瓷的制备方法，包括以下步骤：步骤一、取氢氧化镁纳米晶，并将其置于400℃煅烧20min后，以5~10℃/h的降温速率冷却至室温，制得MgO纳米级晶体，备用；

步骤二、取勃姆石纳米晶须，并将其置于1100~1300℃煅烧10~30min，以5~10℃/h的降温速率冷却至室温，制得α-Al₂O₃纳米级晶体，备用；

步骤三、按照所述重量比称取苏州土、二氧化硅、碳酸钙、步骤一制备的MgO以及步骤二制备的α-Al₂O₃，混合成生料，并将生料置于球磨机中进行粉碎球磨，至粒径小于360目以下，形成粉料，备用；

步骤四、将上述球磨得到的粉料用360目筛进行过筛，将筛下物料置于容器中，并加入重量占筛下物料5~6%的粘接剂、重量占晒下物料10~20%的水，搅拌均匀，制得浆料，备用；

步骤五、利用吸铁机去除浆料中的铁质成份，制得无铁浆料，备用；

步骤六、将无铁浆料送入造粒塔中进行造粒，得到粒状物料，并将粒状物料进行分级，分级标准为：A级粒状物料粒径≥0.12mm，C级粒状物料的粒径≤0.015mm，B级粒状物料的粒径为0.015~0.12mm之间；

步骤七、按照重量百分比，取70～90%的A级粒状物料、5～15%的B级粒状物料和5～15%的C级粒状物料，三者混合得混合料，备用；

步骤八、将混合料置于等静压成型机模具中进行成型，制得毛坯，修坯后将其送入隧道窑中进行烧成，烧成温度为1100~1500℃，保温时间为1~10h，烧成后自然冷却，制得95瓷。

本发明中的步骤六中，利用喷雾干燥法进行造粒，在此过程中，控制造粒塔内的温度不小于400℃，塔内压为?100~200Pa。

本发明的步骤八中，等静压成型的压力为130~150MPa，保压1~15min后卸压，制得毛坯。其中，该步骤1100~1500℃的烧成温度，可波动±10℃。

进一步地，还包括对制得的95瓷进行磨瓷、抛光加工的步骤，对制得95瓷进行精修，使之达到设计要求。

由于纳米材料本身的颗粒细小，比表面积巨大，极易出现团聚现象。常规意义上说的纳米材料，是在扫描电镜下显示的单个颗粒为1~100nm的粒径，但是，该纳米材料在马尔文激光粒度仪上却显示为几十微米的粒径。究其原因，是纳米材料极易团聚，团聚后在外观上显示已经达到几十微米的粒径，这样使得现有生产中即使加入纳米级的颗粒材料，实际上仍然为微米级，难以真正的起到纳米颗粒的作用。