一種耐磨損碳化硅陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種耐磨損碳化硅陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法，屬于陶瓷生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化硅為用石英砂、煤焦、木屑為原料通過電阻爐高溫冶煉而成。碳化硅又稱碳硅石。在當(dāng)代碳、氮、硼等非氧化物高技術(shù)耐火原料中，碳化硅為應(yīng)用最廣泛、最經(jīng)濟的一種，可以稱為金鋼砂或耐火砂。高耐磨陶瓷材料具有非常高的經(jīng)濟價值和應(yīng)用價值，可作為耐磨部件得到廣泛的應(yīng)用。將碳化硅應(yīng)用于陶瓷材料中，提高了陶瓷材料的高耐磨性，但由于碳化硅的硬度大、脆性大不好加工，成品率不高，容易造成材料的浪費，本發(fā)明針對這一情況采用復(fù)合化制備陶瓷基材料能夠改善這一問題，并且降低了燒結(jié)溫度，提高陶瓷的燒結(jié)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種耐磨損碳化硅陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法。
[0004]為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下方案實施:
一種耐磨損碳化硅陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法，由下列重量份的原料制成:碳化硅70-80、不銹鋼粉末10-13、聚乙二醇2-3、鈦粉8-10、鎢粉3-5、硅烷偶聯(lián)劑A-1721-2、聚苯乙烯2_3、氧化鑭3_4、尖晶石猛酸鋰2_3、燒結(jié)助劑3_4、去尚子水80-90 ；
所述燒結(jié)助劑是由下列重量份的原料制成:氧化鋁3-5、氧化釔1-2、氯化銨2-3、硝酸銥5-7、碳納米顆粒4-6、粘土粉4-5、二甲基硅油1-2、液體石蠟2-4、硅烷偶聯(lián)劑KH-5501-2、人造金剛石粉末2-4、醋酸乙烯樹脂2_3、磷酸三甲酚酯1_2、純化水3_5 ;制備方法是將氧化鋁、氧化釔、硝酸銥、碳納米顆粒和人造金剛石粉末混合加到混料機中，加入醋酸乙烯樹脂和純化水進行濕法混合，2-3小時后將混合好的漿料加到膠磨機中研磨過100-200目篩，加熱干燥除去水分，再加入其余剩余的成分攪拌均勻，將所得的物料輸入噴霧造粒塔中制成顆粒即可。
[0005]本發(fā)明所述一種耐磨損碳化硅陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法，由以下具體步驟制成:
(1)將碳化硅、不銹鋼粉末、鈦粉、鎢粉和去離子水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨3-5小時后加入硅烷偶聯(lián)劑A-172攪拌均勻后過200-300目篩，再轉(zhuǎn)移到噴霧造粒機中制成顆粒備用；
(2)將除燒結(jié)助劑之外其余剩余的成分混合，以3-5°C/min的速度邊攪拌邊加熱，力口熱至50-70° C時保溫20-30分鐘，再將該混合物通過噴涂法噴涂到步驟(I)中的顆粒上，干燥后與燒結(jié)助劑混合均勻；
(3)將步驟(2)得到的物料送入模具中采用160-200MPa干壓成型得素胚，再將該素胚放入真空高溫?zé)Y(jié)爐中在氬氣的保護下進行燒結(jié),燒結(jié)溫度為1750-1900° C，保溫3-5小時后緩慢降溫到1600-1450° C，隨爐冷卻即得。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明制備的碳化硅復(fù)合基陶瓷具有良好的耐磨耐熱耐壓性能，在眾多領(lǐng)域中皆有應(yīng)用，市場前景廣闊；并且本發(fā)明制備工藝簡單，煅燒溫度低、時間短，能有效降低能耗，控制成本。
[0007]具體實施方案
下面通過具體實例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0008]一種耐磨損碳化硅陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法，由下列重量份(公斤)的原料制成:碳化硅80、不銹鋼粉末10、聚乙二醇2、鈦粉9、鎢粉5、硅烷偶聯(lián)劑A-1722、聚苯乙烯
2、氧化鑭4、尖晶石錳酸鋰2、燒結(jié)助劑4、去離子水90 ；
所述燒結(jié)助劑是由下列重量份(公斤)的原料制成:氧化鋁5、氧化釔2、氯化銨2、硝酸銥6、碳納米顆粒5、粘土粉4、二甲基硅油2、液體石蠟3、硅烷偶聯(lián)劑KH-5501、人造金剛石粉末3、醋酸乙烯樹脂2、磷酸三甲酚酯1、純化水5 ;制備方法是將氧化鋁、氧化釔、硝酸銥、碳納米顆粒和人造金剛石粉末混合加到混料機中，加入醋酸乙烯樹脂和純化水進行濕法混合，3小時后將混合好的漿料加到膠磨機中研磨過200目篩，加熱干燥除去水分，再加入其余剩余的成分攪拌均勻，將所得的物料輸入噴霧造粒塔中制成顆粒即可。
[0009]本發(fā)明所述一種耐磨損碳化硅陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法，由以下具體步驟制成:
(1)將碳化硅、不銹鋼粉末、鈦粉、鎢粉和去離子水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨4小時后加入硅烷偶聯(lián)劑A-172攪拌均勻后過300目篩，再轉(zhuǎn)移到噴霧造粒機中制成顆粒備用；
(2)將除燒結(jié)助劑之外其余剩余的成分混合，以5°C/min的速度邊攪拌邊加熱，加熱至50° C時保溫30分鐘，再將該混合物通過噴涂法噴涂到步驟(I)中的顆粒上，干燥后與燒結(jié)助劑混合均勻；
(3)將步驟(2)得到的物料送入模具中采用160MPa干壓成型得素胚，再將該素胚放入真空高溫?zé)Y(jié)爐中在氬氣的保護下進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1850° C，保溫3-5小時后緩慢降溫到1500° C，隨爐冷卻即得。
[0010]本實施例中陶瓷的性能指標(biāo)結(jié)果如下:
耐堿性實驗:不溶于任何強堿；
耐酸性試驗:不溶于任何強酸；
硬度(GPa):34.5 ；
彈性模量(GPa):339 ；
抗折強度(MPa):174 ;
斷裂韌性(Mpa/m1/2):4.33 ；
熱膨脹系數(shù)(10_5/K):2.1 ；
熱傳導(dǎo)率(W/mK):80.4。
【主權(quán)項】
1.一種耐磨損碳化硅陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，由下列重量份的原料制成:碳化硅70-80、不銹鋼粉末10-13、聚乙二醇2-3、鈦粉8_10、鎢粉3_5、硅烷偶聯(lián)劑A-1721-2、聚苯乙烯2-3、氧化鑭3_4、尖晶石錳酸鋰2_3、燒結(jié)助劑3_4、去離子水80-90 ； 所述燒結(jié)助劑是由下列重量份的原料制成:氧化鋁3-5、氧化釔1-2、氯化銨2-3、硝酸銥5-7、碳納米顆粒4-6、粘土粉4-5、二甲基硅油1-2、液體石蠟2-4、硅烷偶聯(lián)劑KH-5501-2、人造金剛石粉末2-4、醋酸乙烯樹脂2_3、磷酸三甲酚酯1_2、純化水3_5 ;制備方法是將氧化鋁、氧化釔、硝酸銥、碳納米顆粒和人造金剛石粉末混合加到混料機中，加入醋酸乙烯樹脂和純化水進行濕法混合，2-3小時后將混合好的漿料加到膠磨機中研磨過100-200目篩，加熱干燥除去水分，再加入其余剩余的成分攪拌均勻，將所得的物料輸入噴霧造粒塔中制成顆粒即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種耐磨損碳化硅陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，由以下具體步驟制成: (1)將碳化硅、不銹鋼粉末、鈦粉、鎢粉和去離子水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨3-5小時后加入硅烷偶聯(lián)劑A-172攪拌均勻后過200-300目篩，再轉(zhuǎn)移到噴霧造粒機中制成顆粒備用； (2)將除燒結(jié)助劑之外其余剩余的成分混合，以3-5°C/min的速度邊攪拌邊加熱，力口熱至50-70° C時保溫20-30分鐘，再將該混合物通過噴涂法噴涂到步驟(I)中的顆粒上，干燥后與燒結(jié)助劑混合均勻； (3)將步驟(2)得到的物料送入模具中采用160-200MPa干壓成型得素胚，再將該素胚放入真空高溫?zé)Y(jié)爐中在氬氣的保護下進行燒結(jié),燒結(jié)溫度為1750-1900° C，保溫3-5小時后緩慢降溫到1600-1450° C，隨爐冷卻即得。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐磨損碳化硅陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，由下列重量份的原料制成：碳化硅70-80、不銹鋼粉末10-13、聚乙二醇2-3、鈦粉8-10、鎢粉3-5、硅烷偶聯(lián)劑A-1721-2、聚苯乙烯2-3、氧化鑭3-4、尖晶石錳酸鋰2-3、燒結(jié)助劑3-4、去離子水80-90；本發(fā)明制備的碳化硅復(fù)合基陶瓷具有良好的耐磨耐熱耐壓性能，在眾多領(lǐng)域中皆有應(yīng)用，市場前景廣闊；并且本發(fā)明制備工藝簡單，煅燒溫度低、時間短，能有效降低能耗，控制成本。
【IPC分類】C04B35-565, C04B35-64, C04B35-622
【公開號】CN104628390
【申請?zhí)枴緾N201510042663
【發(fā)明人】夏云
【申請人】安徽省和翰光電科技有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月28日