[发明专利]一种致密六铝酸钙-刚玉复相陶瓷的制备方法

说明书

一种致密六铝酸钙‑刚玉复相陶瓷的制备方法，包括以下步骤：将原料钛铁渣和氧化铝球磨后过筛烘干，按配比加入氧化锆，其中，钛铁渣50～70％、氧化铝22％～38％、氧化锆8％～12％，混合均匀，加入经PVA水溶液造粒和陈腐，料置于模具中压制成型，将成型好的坯体置于干燥箱中干燥形成生坯，将生坯放入硅钼棒电炉中烧成，在合适的烧成温度得到致密的六铝酸钙‑刚玉复相陶瓷材料。本发明采用固体废弃物钛铁渣作为主要原料，固废利用率高，节约了原料成本，烧成温度低，降低了燃料成本，制得的陶瓷相对密度高。

技术领域

本发明涉及一种工业陶瓷制备技术领域，尤其涉及一种致密六铝酸钙-刚玉复相陶瓷的制备方法。

背景技术

六铝酸钙-刚玉复相陶瓷(CaAl₁₂O₁₉-Al₂O₃)具有优良的耐高温性和机械性能，是理想的高温结构陶瓷材料，然而由于六铝酸钙和刚玉的晶格扩散系数都很低，使得这种复相陶瓷的烧成温度高，不利于降低制备成本。如中国发明专利《一种致密高纯六铝酸钙-刚玉复相陶瓷材料的》(CN108439961A)虽然采用高纯化学原料制备了致密的六铝酸钙-刚玉复相陶瓷，但烧成温度高达1600～1750℃。中国发明专利《一种微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料及其制备方法》(CN102718514A)制备了一种微孔结构的刚玉-六铝酸钙复相陶瓷，烧结温度高达1750～1900℃。中国发明专利《一种低温制备轻质六铝酸钙的方法》(CN103553101A)采用钙源、铝源、醇、胺和碱为原料，先后经过水热反应、固液分离、高温烧成等步骤于1300～1400℃下成功制备了含刚玉相的六铝酸钙基陶瓷，虽然降低了烧成温度，然而工艺复杂、成本高，且制备的陶瓷属轻质材料，并不致密。

为了进一步降低六铝酸钙-刚玉复相陶瓷的生产成本，固体废弃物已被用作原料，如中国发明专利《利用铝厂污泥和牡蛎壳原位合成六铝酸钙/刚玉复相材料》(CN102531555A)采用固体废弃物污泥和牡蛎壳在1500～1600℃下成功制备了六铝酸钙-刚玉复相陶瓷。中国发明专利《一种基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙及其制备方法》(CN108484184A)采用铝铬渣作为铝源，降低了原料成本，然而烧结温度依然高达1950～2050℃。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出致密六铝酸钙-刚玉复相陶瓷的制备方法，具体技术方案为：

一种致密六铝酸钙-刚玉复相陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

(1)原料处理：将原料钛铁渣和氧化铝分别用球磨机湿法球磨8～12h，球磨介质为水，球磨后过筛烘干得到粉料备用，所述原料用一定数目的筛网进行筛选；

(2)原料混合：向原料中加入一定粒度的增强剂氧化锆，并按一定的配比称取钛铁渣、氧化铝和氧化锆，于球磨罐中球磨1～3h，混合均匀，得到混合料；

(3)造粒和陈腐：，采用喷雾干燥法，按混合料质量的7％～10％向混合料中加入PVA水溶液，造粒后陈腐24h～48h，形成坯料；

(4)半干压成型：将陈腐好的坯料置于模具中压制成型，成型压力为40～60MPa；

(5)干燥：将成型好的坯体置于干燥箱中在95～100℃下干燥8～12h，形成生坯；

(6)烧成：将生坯放入硅钼棒电炉中烧成，在合适的烧成温度下保温2～4h后，以5℃/min的速度降温至1250℃，再随炉冷却得到致密的六铝酸钙-刚玉复相陶瓷材料。

进一步地，步骤(1)中，钛铁渣要求过500目筛，工业氧化铝过250目筛。

进一步地，步骤(2)中，原料与氧化锆的总质量分数为100％，其配比为：钛铁渣50～70％、氧化铝22％～38％、氧化锆8％～12％。

进一步地，步骤(2)中，所述氧化锆的细度为20nm。