一种高强度耐磨损陶瓷粉体的制作方法

文档序号:11276131阅读:266来源:国知局

本发明涉及一种陶瓷粉体组合物,具体涉及一种高强度耐磨损陶瓷粉体。



背景技术:

高强度陶瓷在现代工业中扮演着重要角色,它在航天、机械、电子、半导体及精密加工等领域有许多应用。然而,由于陶瓷先天性的具有易碎等缺陷,陶瓷的应用曾一度受到限制,但随着工业应用的迫切需求,人们也在不断研制强度更高,抗冲击性能更佳,耐磨性更好的陶瓷材料。在现有技术中,陶瓷粉体的配方组成对于陶瓷煅烧后的性能有着明显的影响,即便是微量的添加或改变,都会改变成型后陶瓷的性能,如强度、抗冲击、抗氧化、耐高温、耐腐蚀及耐磨损等性能,因此,相较于优化陶瓷的加工工艺,开发新型的具备更强性能的陶瓷配方显得更为立竿见影。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种新型的高强度高硬度耐磨损的陶瓷粉体配方,其能够满足多领域的使用需求,如航天、汽车制造、半导体等领域。

本发明的技术方案概述如下:

一种高强度耐磨损陶瓷粉体,包括以下重量份的材料:

优选的是,所述的高强度耐磨损陶瓷粉体,还包括2~4重量份的磷化硼。

优选的是,所述的高强度耐磨损陶瓷粉体,还包括2~4重量份的钛酸钙。

优选的是,所述的高强度耐磨损陶瓷粉体,还包括2~4重量份的氧化铥和2~4重量份的氧化锰。

优选的是,所述的高强度耐磨损陶瓷粉体,还包括2~4重量份的牛骨粉。

优选的是,所述的高强度耐磨损陶瓷粉体,还包括2~4重量份的碳酸锶。

优选的是,所述的高强度耐磨损陶瓷粉体,所述碳酸锶的粒径为10~20nm。

本发明的有益效果是:通过对陶瓷粉体的改进优化,引入了多种具有协效作用的氧化物、氮化物和磷化物,有效提高了陶瓷的强度和耐磨损性能;通过在粉体中添加动物骨灰粉,增加了陶瓷的机械强度和结构韧性;通过在粉体中添加纳米级的碳酸锶,使得该陶瓷粉体在煅烧时,能通过碳酸锶分解出的细小二氧化碳气体,在陶瓷内部形成多个细小空腔,这些空腔联合形成类似蜂巢结构或多微孔结构,进一步增强了陶瓷的强度、耐磨损性能和韧性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本案提出一实施例的高强度耐磨损陶瓷粉体,包括以下重量份的材料:

作为本案另一实施例,其中,还包括2~4重量份的磷化硼。磷化硼可协同提高陶瓷的强度,但需要注意的是,磷化硼的添加量应被限制,若磷化硼的添加量小于2重量份,则无法激活其协效作用,无法有效提高陶瓷的强度和韧性;若磷化硼的添加量大于4重量份,则磷化硼会抑制氮化铀和硼化镧在陶瓷中的作用,在煅烧时,部分氮化铀和硼化镧中的金属会与部分磷化硼中的硼或磷形成配位键,从而在高温煅烧时游离出陶瓷本体之外,影响了陶瓷本体的强度、韧性及耐磨损性能,而耐磨损性能主要的参考数据就是其表面硬度。

作为本案又一实施例,其中,还包括2~4重量份的钛酸钙。实验发现,钛酸钙可提高陶瓷的耐磨性能,但同样的,钛酸钙的添加量也须被限制,若钛酸钙的添加量小于2重量份,则无法激活其协效作用,无法有效提高陶瓷的耐磨损性能;若钛酸钙的添加量大于4重量份,则易使得陶瓷在煅烧的中期发生爆裂。

作为本案又一实施例,其中,还包括2~4重量份的氧化铥和2~4重量份的氧化锰。实验发现,当氧化铥和氧化锰同时添加时,两者可彼此产生协效作用,共同提高陶瓷的强度和耐磨损性能,若当这两者仅存其一时,则对陶瓷性能的提升则几乎没有。并且,氧化铥和氧化锰的添加量须被限制,若偏离优选的数值范围,则会造成两者对陶瓷强度和耐磨性的提升无法到达最优值。

作为本案又一实施例,其中,还包括2~4重量份的牛骨粉。牛骨粉是一种将牛的骨头打碎研磨后所得的粉末,它是一种来自生物能源的添加剂,廉价环保,且能够有效提升陶瓷的刚性、强度和韧性。但牛骨粉的添加量须被限制,若小于2重量份,则无法达到其预期效果;若大于4重量份,又会降低其煅烧后所得陶瓷本体的横向断裂强度,并增加了在煅烧过程中陶瓷的收缩程度,使得产品易裂。

作为本案又一实施例,其中,还包括2~4重量份的碳酸锶。通过实验意外发现,当陶瓷本体中能够产生蜂巢结构或多微孔结构时,其本体的结构强度将大幅提升,因此如何在生产工艺中得到这种结构成为了一个难题,在煅烧时,无法在高温下做出如此精细的操作,因此只能在陶瓷粉体中添加一种能够自动产生气泡的物质,通过这种气泡的产生使得陶瓷本体内能够形成多孔结构,但这种能够自动产生气泡的物质十分难以选择,它需要在煅烧的后期才开始产生气泡,若气泡产生过早或过快,都将导致孔隙变大,这反而降低了陶瓷本体的强度。碳酸锶就是一种理想的添加剂,它在1100℃才开始分解产生二氧化碳,且释放速率缓慢,产生的氧化锶对陶瓷本体也没有任何负面作用。若选用碳酸钙,其在小于800℃时就开始分解,且分解速度较快,导致陶瓷本体内部孔隙过大,若选择碳酸钡或其他碳酸金属化物,则其分解温度均高于1300℃,这易导致碳酸物无法分解或分解不充分,从而使孔隙分布不均,影响了陶瓷本体的性能。但需注意的是,碳酸锶的添加量应被限制,不合适的添加量会改变孔隙的数量和大小,从而影响陶瓷的强度。不仅如此,碳酸锶的粒径也应被限制,其优选为10~20nm,碳酸锶的粒径决定了孔隙的大小和孔隙的分散均匀程度,若碳酸锶的粒径小于10nm,则产生的气泡过小,无法穿透陶瓷本体,从而从实质上无法形成多孔结构,影响了陶瓷的强度;若碳酸锶的粒径大于20nm,则造成孔隙偏大,会降低陶瓷的结构韧性和强度。

陶瓷的制备方法是:首先,按上述各粉体比例称取并混合各个材料,随后在惰性气体氛围中、1200℃下煅烧2~3小时,在500℃下保温1小时。

下表列出不同实施例的具体组成及其烧结后所得陶瓷的性能参数:

下表列出不同对比例的具体组成及其烧结后所得陶瓷的性能参数:

尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1