一種具有微觀凸凹、犁地式表面結(jié)構(gòu)的高鋁陶瓷材料的制備方法及其制得的產(chǎn)品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種具有微觀凸凹、犁地式表面結(jié)構(gòu)的高鋁陶瓷材料的制備方法及其制得的產(chǎn)品，通過(guò)在氧化鋁陶瓷配料中引入總量為1～6wt%的復(fù)合添加劑，成型后，經(jīng)適合的高溫?zé)婆c磨拋光工序處理，獲得一種具有微觀凸凹、犁地式表面結(jié)構(gòu)的高鋁陶瓷材料。材料的表面呈微觀凸凹、犁地式表面結(jié)構(gòu)，凸凹面平滑過(guò)渡，無(wú)棱角，光澤度為45%左右，該高鋁陶瓷材料在制備高速紡機(jī)用低磨擦力陶瓷導(dǎo)絲器領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】
一種具有微觀凸凹、犁地式表面結(jié)構(gòu)的高鋁陶瓷材料的制備方法及其制得的產(chǎn)品
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)陶瓷制備領(lǐng)域，具體涉及一種具有微觀凸凹、犁地式表面結(jié)構(gòu)的高鋁陶瓷材料的制備方法及其制得的產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002]高鋁陶瓷材料應(yīng)用廣泛，以其超高硬度，在耐磨損領(lǐng)域應(yīng)用廣。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)高鋁陶瓷產(chǎn)品的磨擦性能提出了更多更高的要求，不僅要求其有好的耐磨性，使用壽命長(zhǎng)，而且要求磨擦系數(shù)小，利于表面接觸物理的滑動(dòng)。例如，隨著紡織機(jī)械紡速的提高，99氧化鋁剛玉陶瓷材料因晶界較95氧化鋁瓷晶界更窄，可解決95氧化鋁陶瓷易使紡絲產(chǎn)生毛刺的缺點(diǎn)。但剛玉陶瓷完整的高硬度的六方板狀晶結(jié)構(gòu)，也易導(dǎo)致瓷件與紡絲間產(chǎn)生更大的磨擦力，在高速紡機(jī)上使用時(shí)，紡絲易斷或絲線質(zhì)量下降。犁地式表面，指材料表面象犁過(guò)的田地，呈相對(duì)規(guī)則的微米級(jí)別的凸凹結(jié)構(gòu)。具有微觀凸凹、犁地式表面結(jié)構(gòu)的高硬度紡織陶瓷件，使用時(shí)，瓷件與絲線接觸面減小，總磨擦力小，能滿足高速紡線要求，提高絲線的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有微觀凸凹、犁地式表面結(jié)構(gòu)的高鋁陶瓷材料的制備方法及其制得的產(chǎn)品。
[0004]為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種具有微觀凸凹、犁地式表面結(jié)構(gòu)的高鋁陶瓷材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟:
步驟一，制備復(fù)合添加劑:將氧化鎂和鉀鈉長(zhǎng)石按重量比1: 2配料，經(jīng)均勻混合后加熱至1350°C熔融，淬冷后采用高效球磨得到復(fù)合添加劑粉體，烘干備用；
步驟二，配料:按重量百分比將氧化鋁粉94?99%、復(fù)合添加劑I?6%，稱取粉料，外加聚丙烯酸氨0.2 wt%或油酸0.3wt%，經(jīng)濕法球磨或干法球磨后備用；
步驟三，成型:采用石膏模注漿成型或熱壓鑄成型，制得坯體；
步驟四，燒結(jié):將坯體于1630 °C?1700°C下燒成，最高溫度下保溫30分鐘，獲得吸水率小于0.1%剛玉陶瓷；
步驟五，表面加工:采用金剛石砂輪或金剛石研磨膏，將剛玉陶瓷表面加工到8-11級(jí)光潔度；
步驟六，復(fù)燒:將表面加工后的剛玉陶瓷在高于步驟四燒成溫度70°C?90°C的溫度下進(jìn)行復(fù)燒，最高溫度下保溫I?2小時(shí)。
[0005]所述步驟一中經(jīng)高效球磨后的復(fù)合添加劑粉體的粒徑為D5o=lym。
[0006]所述步驟二中氧化招粉的純度為Al2O3彡99.9%，粒徑為D5o=lym。
[0007 ]所述步驟二濕法球磨中加入水的質(zhì)量為粉料質(zhì)量的30%。
[0008]所述步驟二干法球磨的時(shí)間為6小時(shí)，球磨后于110 °C烘干2小時(shí)獲得熱粉體。
[0009]上述高鋁陶瓷材料制備方法制得的產(chǎn)品，其特征在于:所述產(chǎn)品的吸水率小于
0.1%、抗折強(qiáng)度為280MPa?300MPa、硬度為HRA85?89，表面成微觀凸凹、犁地式結(jié)構(gòu)、光澤度為44?46%。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)歸納有以下三點(diǎn):
一、采用超細(xì)(D5QgΙμπι)氧化鋁粉，利于剛玉陶瓷形成均勻的細(xì)晶化結(jié)構(gòu)；
二、采用鎂、鈉、鉀復(fù)合添加劑，一方面利于剛玉陶瓷的低溫?zé)Y(jié)、控制晶粒長(zhǎng)大，另一方面在超高溫?zé)蛇^(guò)程中，添加劑中絕大部分鈉鉀會(huì)逐漸揮發(fā)掉，以提升材料的剛玉相的含量；
三、燒結(jié)材料或樣品經(jīng)表面磨拋處理后，形成光滑的面結(jié)構(gòu)，在后續(xù)更高溫度的復(fù)燒過(guò)程中，該平面成為晶粒繼續(xù)長(zhǎng)大、長(zhǎng)高的基準(zhǔn)面，最終形成均勻的表面呈微觀凸凹、犁地式結(jié)構(gòu)，凸凹面平滑過(guò)渡，無(wú)棱角。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為實(shí)施例1制得的高鋁陶瓷材料截面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為實(shí)施例1制得的高鋁陶瓷材料在X 1000倍率下的SEM檢測(cè)圖；
圖3為實(shí)施例1制得的高鋁陶瓷材料在X 3000倍率下的SEM檢測(cè)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0013]實(shí)施例1:
具有微觀凸凹、犁地式表面結(jié)構(gòu)的剛玉陶瓷的制備
第一步，復(fù)合添加劑制備:氧化鎂和鉀鈉長(zhǎng)石按重量比I: 2配料，均勻混合，加熱至1350°C熔融，淬冷后采用高效球磨至D5Q=IlMi,烘干，得到復(fù)合添加劑粉體；
第二步，配料:按重量百分比將氧化招粉(D5Q=lym)99wt%、復(fù)合添加劑lwt%，外加聚丙烯酸氨0.2wt%，稱料、加30%的水、球磨混合均勻；
第三步，成型:采用石膏模注漿成型，制得坯體；
第四步，燒結(jié):坯體于1700°C下燒成，最高溫度下保溫30分鐘，得剛玉陶瓷，吸水率為0.1%；
第五步，表面加工:采用金剛石砂輪，將剛玉陶瓷表面加工到11級(jí)光潔度；
第六步，復(fù)燒:將加工后樣品于1790°c下復(fù)燒處理，最高溫度下保溫1.5小時(shí)；
燒后樣品性能如下:吸水率為0.1%;抗折強(qiáng)度300MPa:硬度HRA88，表面成微觀凸凹、犁地式結(jié)構(gòu)、光澤度為45%。
[0014]實(shí)施例2
具有微觀凸凹、犁地式表面結(jié)構(gòu)的95%氧化鋁陶瓷的制備
第一步，復(fù)合添加劑制備:氧化鎂和鉀鈉長(zhǎng)石按重量比I: 2配料，均勻混合，加熱至1350°C熔融，淬冷后采用高效球磨至D5Q=IlMi,烘干，得到復(fù)合添加劑粉體；
第二步，配料:按重量百分比將烘干的氧化鋁粉(050=1_)94的％、烘干的復(fù)合添加劑6wt%，外加加油酸0.3wt%，稱料、干法球磨混合6小時(shí)，取出后置于110 °C下烘2小時(shí)獲得熱粉體； 第三步，和蠟:取熱粉體重量15^%的56°石蠟，在鋁桶中80 0C熔化均勻，邊攪拌邊加入第二步所得熱粉體，逐漸加入熱粉，熱粉加到三分之二后，補(bǔ)加油酸0.lwt%，將熱粉體與石蠟充分混均勻，并排除掉蠟漿中的氣泡，可采用真空攪拌，真空度不小于0.5MPa，攪拌4小時(shí);將蠟漿倒入鋁盒中，冷卻得到蠟餅，陰涼處儲(chǔ)存一周；
第四步，成型:取出蠟餅用木鍾敲成小塊，置于鋁桶中90°C下熔化并攪拌2小時(shí)以上，成均勻無(wú)泡蠟漿，倒入熱壓鑄成型機(jī)中，按一般氧化鋁陶瓷熱壓鑄成型工藝操作，制得坯體；第五步，修坯排蠟:切割注漿口，用煤油修坯，將注口或模具哈弗線處毛刺邊角修平，修好的坯體用γ -氧化鋁粉埋于匣缽中，按一般氧化鋁蠟坯排蠟工藝進(jìn)行坯體的排蠟處理；第六步，燒結(jié):坯體于1650°C下燒成，高溫保溫30分鐘，得95氧化鋁陶瓷，吸水率為0.1%；
第七步，表面加工:采用金剛石研磨膏磨，將表面加工到9級(jí)光潔度；
第八步，復(fù)燒:將加工后樣品于1730°C下復(fù)燒處理，高溫保溫2小時(shí)；
燒后樣品性能如下:吸水率為0.1%、抗折強(qiáng)度280MPa、硬度HRA85、表面成微觀凸凹、犁地式結(jié)構(gòu)、光澤度為44%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有微觀凸凹、犁地式表面結(jié)構(gòu)的高鋁陶瓷材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟一，制備復(fù)合添加劑:將氧化鎂和鉀鈉長(zhǎng)石按重量比I: 2配料，經(jīng)均勻混合后加熱至1350°C熔融，淬冷后采用高效球磨得到復(fù)合添加劑粉體，烘干備用； 步驟二，配料:按重量百分比將氧化鋁粉94?99%、復(fù)合添加劑I?6%，稱取粉料，外加聚丙烯酸氨0.2 wt%或油酸0.3wt%，經(jīng)濕法球磨或干法球磨后備用； 步驟三，成型:采用石膏模注漿成型或熱壓鑄成型，制得坯體； 步驟四，燒結(jié):將坯體于1630 °C?1700 °C下燒成，最高溫度下保溫30分鐘，獲得吸水率小于0.1%剛玉陶瓷； 步驟五，表面加工:采用金剛石砂輪或金剛石研磨膏磨，將剛玉陶瓷表面加工到8-11級(jí)光潔度； 步驟六，復(fù)燒:將表面加工后的剛玉陶瓷在高于步驟四燒成溫度70?90°C的溫度下進(jìn)行復(fù)燒，最高溫度下保溫I?2小時(shí)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁陶瓷材料的制備方法，其特征在于:所述步驟一中經(jīng)高效球磨后的復(fù)合添加劑粉體的粒徑為D5q=Ιμπι。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁陶瓷材料的制備方法，其特征在于:所述步驟二中氧化鋁粉體的純度為Al2O3彡99.9%，粉體粒徑為D5q=I1Mi34.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁陶瓷材料的制備方法，其特征在于:所述步驟二濕法球磨中加入水的質(zhì)量為粉料質(zhì)量的30%。5.據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁陶瓷材料的制備方法，其特征在于:所述步驟二干法球磨的時(shí)間為6小時(shí)，球磨后于110°C烘干2小時(shí)獲得熱粉體。6.據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述高鋁陶瓷材料制備方法制得的產(chǎn)品，其特征在于:所述產(chǎn)品的吸水率小于0.1%、抗折強(qiáng)度為280?300MPa、硬度為HRA85?89，表面成微觀凸凹、犁地式結(jié)構(gòu)、光澤度為44?46%。
【文檔編號(hào)】C04B35/63GK106082999SQ201610421961
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月16日 公開(kāi)號(hào)201610421961.9, CN 106082999 A, CN 106082999A, CN 201610421961, CN-A-106082999, CN106082999 A, CN106082999A, CN201610421961, CN201610421961.9
【發(fā)明人】石棋, 付江盛
【申請(qǐng)人】景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)