[发明专利]一种难熔金属与氧化锆复合的高温耐火材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种难熔金属与氧化锆复合的高温耐火材料及其制备方法，属于耐火材料领域。所述高温耐火材料包括以下重量百分比的组分：氧化锆50‑99.9％，难熔金属0.1‑50％。其制备方法为：A、混料：将氧化锆和难熔金属以及有机结合剂聚丙烯醇进行充分的搅拌混合；B、制坯：将混好的材料放入模具中压制成原料坯体；C、烧结：原料坯体放入真空炉中，排胶烧结，然后继续升温至1500℃‑2500℃，保温1‑10h定型烧结，冷却至室温，得难熔金属与氧化锆复合的高温耐火材料。本发明制备的高温耐火材料性能优良、稳定度好、热震稳定性高、使用寿命长，可以避免目标生产产品的杂质污染问题。

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种氧化锆质耐火材料，尤其是一种难熔金属与氧化锆复合的高温耐火材料及其制备方法。

背景技术

氧化锆是一种耐高温、耐腐蚀、耐磨损而且化学性质不活泼的无机非金属材料，尤其是其优良的耐高温、耐腐蚀性能倍受科研工作者的青睐，在20世纪20年代初即被应用于耐火材料领域。

但是，由于二氧化锆单斜型与四方型之间的可逆转变伴有体积效应，造成耐火材料烧成时容易开裂，因此单用纯氧化锆就很难制造出烧结而又不开裂的制品。现有的氧化锆高温耐火材料一般是通过向氧化锆中加入一定稳定元素氧化物的方式来实现稳定的目的。最常见的稳定元素包括锰(Mn)、钙(Ca)、稀土元素铈(Ce)、钇(Y)、铒(Er)、镱(Yb)、镝(Dy)、钛(Ti)和铪(Hf)等。它们对应的氧化物为MnO、CaO、CeO₂、Y₂O₃、Er₂O₃、Yb₂O₃、Dy₂O₃、TiO₂、HfO₂。

在实际使用过程中，发现采用氧化物稳定这种方式得到的氧化锆耐火材料性能也不理想。使用过程中存在较多的开裂现象，部分稳定元素的挥发也会导致高精尖产品中的稳定元素污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种难熔金属与氧化锆复合的高温耐火材料及其制备方法，用以解决现有氧化物稳定氧化锆存在易开裂和添加的稳定元素易造成杂质污染的问题。

为实现上述目的，本发明利用难熔金属耐高温性能以及良好的高温强度和金属特性，将难熔金属与氧化锆复合，形成的高温耐火材料可有效避免开裂，且性能稳定。具体地，该难熔金属与氧化锆复合的高温耐火材料包括以下重量百分比的组分：氧化锆50-99.9％，难熔金属0.1-50％；所述难熔金属为钨、钼、钽或铌中的一种或两种以上混合。本发明中所述难熔金属是指熔点高于1650℃并有一定储量的金属。

氧化锆作为主要原料，含量为50％-99.9％。本发明中对氧化锆原料的形状规格、颗粒粒径要求低，粒径为0.01-10mm，纯度不小于99.9％，也可以回收利用其他氧化锆产品的废料。氧化锆的重量百分比优选70-99.9％，更优选90-99.9％，更优选95％。对应的，所述难熔金属优选0.1-30％，更优选0.1-10％，更优选5％。

本发明还提供了一种难熔金属与氧化锆复合的高温耐火材料制备方法，包括混料、制坯和烧结，具体包括以下参数：

A、混料：称取重量百分比为50-99.9％氧化锆粉体和重量百分比为0.1-50％难熔金属粉体，将所述氧化锆粉体和难熔金属粉体与有机结合剂进行搅拌混合；所述难熔金属为钨、钼、钽或铌中的一种或两种以上混合；

B、制坯：将步骤A中混合后的材料放入模具中压制成原料坯体；

C、烧结：将所述原料坯体放入真空炉中，排胶烧结，然后继续升温至1500℃-2500℃，保温1-10h定型烧结，冷却至室温，得难熔金属与氧化锆复合的高温耐火材料。