一種高強度耐高溫陶瓷材料及其制備方法技術

本申請涉及一種高強度耐高溫陶瓷材料及其制備方法，陶瓷材料包括以下重量的原料：氧化鋁粉

【技術實現步驟摘要】
一種高強度耐高溫陶瓷材料及其制備方法


[0001]本申請涉及陶瓷材料領域，更具體地說，它涉及一種高強度耐高溫陶瓷材料
。

技術介紹

[0002]以氧化鋁為主要成分的陶瓷材料也稱特種陶瓷，高性能陶瓷
。
該陶瓷的氧化鋁的含量高，結構比較致密，具有特殊的性能，故稱為特種陶瓷
。
氧化鋁陶瓷材料是氧離子構成的密排六方結構，而鋁離子填充于三分之二的八面體間隙中，其表面光滑摩擦系數小，耐磨性能十分理想，較之其它金屬材料更耐酸堿侵蝕，還具有更輕的重量，因此可以應用于火電
、
鋼鐵
、
冶煉
、
機械
、
煤炭
、
礦山
、
化工
、
水泥
、
港口碼頭等企業的輸煤
、
輸料系統
、
制粉系統
、
排灰
、
除塵系統等一切機械設備上，具有廣泛的應用場景
。
[0003]對于陶瓷材料來說，脆性大是它的弱點之一，尤其是高溫下會很容易開裂，熱震性差，這很大程度限制了陶瓷材料在不同領域的應用，在一些領域中，需要陶瓷件具有更高的強度和耐高溫性以滿足高溫
、
高強度沖擊的使用環境
。
雖然已經有相關的專業人員在對其進行研究，比如減小氧化鋁粉體的粒度或者加入一些強度高或者高溫穩定性強的填料進行復配，但是使用更高要求納米級的氧化鋁粉體作為原料成本很高，且對制造過程的工藝要求很嚴格，而加入一些填料如氧化鈦
、
氧化鎂對所制得的陶瓷材料的性能改善有限
。

技術實現思路

[0004]為了解決陶瓷材料兼具高強度
、
耐高溫的問題，本申請提供了一種高強度耐高溫陶瓷材料及其制備方法
。
[0005]第一方面，本申請提供一種高強度耐高溫陶瓷材料，包括以下質量份數的各組分：氧化鋁粉
70
?
85
份
、
碳化硼改性氰酸酯樹脂5?
10
份
、
纖維2?8份
、
燒結助劑
0.1
?
0.5
份
、
分散劑
0.5
?4份
。
[0006]通過采用上述技術方案，氰酸酯樹脂作為粘結劑使用，具有優異的耐熱性以及較好的韌性
、
附著性，碳化硼具有高硬度和高熔點，化學接枝改性樹脂使得碳化硼在粉體中的分散效果更好，充分發揮其性能，將碳化硼改性氰酸酯樹脂加入到陶瓷漿料中，賦予了所述高強度耐高溫陶瓷材料一定的高硬度
、
耐高溫
、
低膨脹系數
、
重量輕和良好的氧氣吸收能力等優點；通過將纖維加入到陶瓷漿料中，賦予了所述高強度耐高溫陶瓷材料一定的高韌性
、
耐熱性強
、
抗腐蝕性好
、
機械強度高等優點；由于氧化鋁粉體具有燒結活性低的特點，通過加入燒結助劑來降低所述高強度耐高溫陶瓷材料的燒結溫度，抑制晶粒長大和加速燒結；通過加入分散劑來減少粉體凝聚和保持分散體穩定
。
[0007]在一個具體的可實施方案中，所述纖維包括質量比例為
(1
?
5)
：
(10
?
15)
的玻璃纖維和石墨纖維
。
[0008]石墨纖維化學性能穩定，耐腐蝕，不易被氧化，抗拉強度高，玻璃纖維的絕緣性好
、
耐熱性強
、
抗腐蝕性好
、
機械強度高，在陶瓷漿料中添加石墨纖維，賦予了所述高強度耐高溫陶瓷材料一定的耐高溫
、
抗腐蝕
、
強度高
、
吸濕低等特性，還提高了陶瓷材料的韌性，使其在高溫下不容易開裂，進一步提高了所述高強度耐高溫陶瓷材料在高溫下的強度；在陶瓷漿料中添加玻璃纖維，賦予了所述高強度耐高溫陶瓷材料一定的耐熱性
、
抗腐蝕性
、
機械強度
。
纖維
、
碳化硼在氧化鋁粉體陶瓷中形成的點
?
線結構具有高強度的穩定性，更進一步提高了陶瓷的強度和高溫防開裂的性能
。
同時通過調節比例，使得所述高強度耐高溫陶瓷材料性能達到最優
。
[0009]在一個具體的可實施方案中，在陶瓷材料中添加的燒結助劑包括氟化鎂
、
氧化釔
、
氧化鈣和氧化鋯中的一種或多種
。
[0010]通過采取上述技術方案，通過在陶瓷材料漿料中加入少量燒結助劑可以明顯的降低氧化鋁的燒結溫度，還可以抑制氧化鋁晶粒的長大，從而使得所述陶瓷材料的結構更加致密，從而改善陶瓷材料的耐腐蝕性能，提高陶瓷材料的硬度
。
尤其是氟化鎂，在
1100℃
以上燒制4個小時后表層氧化鋁中氟化鎂可以實現近乎
100
％的逸出，使得陶瓷材料中上下兩層純度進一步提高，極大的減少了殘留助劑可能產生的腐蝕位點
。
[0011]在一個具體的可實施方案中，在陶瓷材料中添加的分散劑包括甲基戊醇和聚乙烯亞胺，且添加的甲基戊醇和聚乙烯亞胺質量比
2:1。
[0012]通過采取上述技術方案，由于分散劑甲基戊醇對粉體分散性好，分散劑聚乙烯亞胺促進粘結
、
提高穩定性，將甲基戊醇和聚乙烯亞胺復配加入使得所述陶瓷漿料分散均勻，形成穩定的懸浮液，減少了沉淀和聚集，從而提高了產品的效果和可靠性
。
[0013]在一個具體的可實施方案中，所述碳化硼改性氰酸酯樹脂的處理步驟包括：將碳化硼微粉和硅烷偶聯劑加入到濃度為
25
％的乙醇水溶液中混合，在
70℃
到
90℃
下攪拌2至4小時，過濾，洗滌，在
100℃
?
120℃
烘箱中干燥，得到硅烷改性碳化硼
。
[0014]將硅烷改性碳化硼與氰酸酯樹脂混合攪拌，在
90
?
110℃
下反應
15
?
20min
，得到碳化硼改性氰酸酯樹脂
。
[0015]碳化硼具有優異的耐高溫和高強度性能，但其在氧化鋁粉體中分散性差，使得生產的陶瓷材料達不到相應的強度和耐高溫的要求，專利技術人通過挑選原料和調整工藝創造性地經過兩步改性成功將無機的碳化硼接枝到氰酸酯樹脂中，通過接枝樹脂使碳化硼實現更好的分散從而實現提升陶瓷材料的耐高溫和高強度性能
。
[0016]在一個具體的可實施方案中，所述硅烷偶聯劑為氨丙基三甲氧基硅烷和氨丙基三乙氧基硅烷中的一種或多種
。
[0017]通過采取上述方案，硅烷對碳化硼改本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.
一種高強度耐高溫陶瓷材料，其特征在于：所述高強度耐高溫陶瓷材料包含以下重量份的原料：氧化鋁粉
70
?
85
份
、
碳化硼改性氰酸酯樹脂 5
?
10
份
、
纖維2?8份
、
燒結助劑
0.1
?
0.5
份
、
分散劑
0.5
?4份
。2.
根據權利要求1所述的高強度耐高溫陶瓷材料，其特征在于：所述纖維為玻璃纖維和石墨纖維；玻璃纖維和石墨纖維的質量比為（1?5）：（
10
?
15
）
。3.
根據權利要求1所述的高強度耐高溫陶瓷材料，其特征在于：所述燒結助劑為氟化鎂
、
氧化釔
、
氧化鈣和氧化鋯中的一種或多種
。4.
根據權利要求1所述的高強度耐高溫陶瓷材料，其特征在于：所述分散劑為甲基戊醇和聚乙烯亞胺
。5.
根據權利要求1所述的高強度耐高溫陶瓷材料，其特征在于：所述碳化硼改性氰酸酯樹脂的處理步驟包括：將碳化硼微粉和硅烷偶聯劑加入到濃度為
25
％的乙醇水溶液中混合，在
70℃
?
90℃
下攪拌2?4小時，過濾，洗滌，在
100℃
?
120℃
烘箱中干燥，得到硅烷改性碳化硼；將硅烷改性碳化硼與氰酸酯樹脂混合攪拌，在
90
?
110℃
下反應
15
?
20min
，得到碳化硼改性氰酸酯樹脂

【專利技術屬性】
技術研發人員：王瑜佳，
申請(專利權)人：蘇州晶瓷超硬材料有限公司，
類型：發明
國別省市：