一种耐磨损碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种耐磨损碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法，属于陶瓷生产技术领域。
【背景技术】
[0002]碳化硅为用石英砂、煤焦、木屑为原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅又称碳硅石。在当代碳、氮、硼等非氧化物高技术耐火原料中，碳化硅为应用最广泛、最经济的一种，可以称为金钢砂或耐火砂。高耐磨陶瓷材料具有非常高的经济价值和应用价值，可作为耐磨部件得到广泛的应用。将碳化硅应用于陶瓷材料中，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，容易造成材料的浪费，本发明针对这一情况采用复合化制备陶瓷基材料能够改善这一问题，并且降低了烧结温度，提高陶瓷的烧结性能。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种耐磨损碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法。
[0004]为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施:
一种耐磨损碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法，由下列重量份的原料制成:碳化硅70-80、不锈钢粉末10-13、聚乙二醇2-3、钛粉8-10、钨粉3-5、硅烷偶联剂A-1721-2、聚苯乙烯2_3、氧化镧3_4、尖晶石猛酸锂2_3、烧结助剂3_4、去尚子水80-90 ；
所述烧结助剂是由下列重量份的原料制成:氧化铝3-5、氧化钇1-2、氯化铵2-3、硝酸铱5-7、碳纳米颗粒4-6、粘土粉4-5、二甲基硅油1-2、液体石蜡2-4、硅烷偶联剂KH-5501-2、人造金刚石粉末2-4、醋酸乙烯树脂2_3、磷酸三甲酚酯1_2、纯化水3_5 ;制备方法是将氧化铝、氧化钇、硝酸铱、碳纳米颗粒和人造金刚石粉末混合加到混料机中，加入醋酸乙烯树脂和纯化水进行湿法混合，2-3小时后将混合好的浆料加到胶磨机中研磨过100-200目筛，加热干燥除去水分，再加入其余剩余的成分搅拌均匀，将所得的物料输入喷雾造粒塔中制成颗粒即可。
[0005]本发明所述一种耐磨损碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法，由以下具体步骤制成:
(1)将碳化硅、不锈钢粉末、钛粉、钨粉和去离子水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨3-5小时后加入硅烷偶联剂A-172搅拌均匀后过200-300目筛，再转移到喷雾造粒机中制成颗粒备用；
(2)将除烧结助剂之外其余剩余的成分混合，以3-5°C/min的速度边搅拌边加热，力口热至50-70° C时保温20-30分钟，再将该混合物通过喷涂法喷涂到步骤(I)中的颗粒上，干燥后与烧结助剂混合均匀；
(3)将步骤(2)得到的物料送入模具中采用160-200MPa干压成型得素胚，再将该素胚放入真空高温烧结炉中在氩气的保护下进行烧结,烧结温度为1750-1900° C，保温3-5小时后缓慢降温到1600-1450° C，随炉冷却即得。
[0006]本发明的优点是:本发明制备的碳化硅复合基陶瓷具有良好的耐磨耐热耐压性能，在众多领域中皆有应用，市场前景广阔；并且本发明制备工艺简单，煅烧温度低、时间短，能有效降低能耗，控制成本。
[0007]具体实施方案
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
[0008]一种耐磨损碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法，由下列重量份(公斤)的原料制成:碳化硅80、不锈钢粉末10、聚乙二醇2、钛粉9、钨粉5、硅烷偶联剂A-1722、聚苯乙烯
2、氧化镧4、尖晶石锰酸锂2、烧结助剂4、去离子水90 ；
所述烧结助剂是由下列重量份(公斤)的原料制成:氧化铝5、氧化钇2、氯化铵2、硝酸铱6、碳纳米颗粒5、粘土粉4、二甲基硅油2、液体石蜡3、硅烷偶联剂KH-5501、人造金刚石粉末3、醋酸乙烯树脂2、磷酸三甲酚酯1、纯化水5 ;制备方法是将氧化铝、氧化钇、硝酸铱、碳纳米颗粒和人造金刚石粉末混合加到混料机中，加入醋酸乙烯树脂和纯化水进行湿法混合，3小时后将混合好的浆料加到胶磨机中研磨过200目筛，加热干燥除去水分，再加入其余剩余的成分搅拌均匀，将所得的物料输入喷雾造粒塔中制成颗粒即可。
[0009]本发明所述一种耐磨损碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法，由以下具体步骤制成:
(1)将碳化硅、不锈钢粉末、钛粉、钨粉和去离子水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨4小时后加入硅烷偶联剂A-172搅拌均匀后过300目筛，再转移到喷雾造粒机中制成颗粒备用；
(2)将除烧结助剂之外其余剩余的成分混合，以5°C/min的速度边搅拌边加热，加热至50° C时保温30分钟，再将该混合物通过喷涂法喷涂到步骤(I)中的颗粒上，干燥后与烧结助剂混合均匀；
(3)将步骤(2)得到的物料送入模具中采用160MPa干压成型得素胚，再将该素胚放入真空高温烧结炉中在氩气的保护下进行烧结，烧结温度为1850° C，保温3-5小时后缓慢降温到1500° C，随炉冷却即得。
[0010]本实施例中陶瓷的性能指标结果如下:
耐碱性实验:不溶于任何强碱；
耐酸性试验:不溶于任何强酸；
硬度(GPa):34.5 ；
弹性模量(GPa):339 ；
抗折强度(MPa):174 ;
断裂韧性(Mpa/m1/2):4.33 ；
热膨胀系数(10_5/K):2.1 ；
热传导率(W/mK):80.4。
【主权项】
1.一种耐磨损碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法，其特征在于，由下列重量份的原料制成:碳化硅70-80、不锈钢粉末10-13、聚乙二醇2-3、钛粉8_10、钨粉3_5、硅烷偶联剂A-1721-2、聚苯乙烯2-3、氧化镧3_4、尖晶石锰酸锂2_3、烧结助剂3_4、去离子水80-90 ； 所述烧结助剂是由下列重量份的原料制成:氧化铝3-5、氧化钇1-2、氯化铵2-3、硝酸铱5-7、碳纳米颗粒4-6、粘土粉4-5、二甲基硅油1-2、液体石蜡2-4、硅烷偶联剂KH-5501-2、人造金刚石粉末2-4、醋酸乙烯树脂2_3、磷酸三甲酚酯1_2、纯化水3_5 ;制备方法是将氧化铝、氧化钇、硝酸铱、碳纳米颗粒和人造金刚石粉末混合加到混料机中，加入醋酸乙烯树脂和纯化水进行湿法混合，2-3小时后将混合好的浆料加到胶磨机中研磨过100-200目筛，加热干燥除去水分，再加入其余剩余的成分搅拌均匀，将所得的物料输入喷雾造粒塔中制成颗粒即可。
2.根据权利要求1所述一种耐磨损碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法，其特征在于，由以下具体步骤制成: (1)将碳化硅、不锈钢粉末、钛粉、钨粉和去离子水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨3-5小时后加入硅烷偶联剂A-172搅拌均匀后过200-300目筛，再转移到喷雾造粒机中制成颗粒备用； (2)将除烧结助剂之外其余剩余的成分混合，以3-5°C/min的速度边搅拌边加热，力口热至50-70° C时保温20-30分钟，再将该混合物通过喷涂法喷涂到步骤(I)中的颗粒上，干燥后与烧结助剂混合均匀； (3)将步骤(2)得到的物料送入模具中采用160-200MPa干压成型得素胚，再将该素胚放入真空高温烧结炉中在氩气的保护下进行烧结,烧结温度为1750-1900° C，保温3-5小时后缓慢降温到1600-1450° C，随炉冷却即得。
【专利摘要】本发明公开了一种耐磨损碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法，其特征在于，由下列重量份的原料制成：碳化硅70-80、不锈钢粉末10-13、聚乙二醇2-3、钛粉8-10、钨粉3-5、硅烷偶联剂A-1721-2、聚苯乙烯2-3、氧化镧3-4、尖晶石锰酸锂2-3、烧结助剂3-4、去离子水80-90；本发明制备的碳化硅复合基陶瓷具有良好的耐磨耐热耐压性能，在众多领域中皆有应用，市场前景广阔；并且本发明制备工艺简单，煅烧温度低、时间短，能有效降低能耗，控制成本。
【IPC分类】C04B35-565, C04B35-64, C04B35-622
【公开号】CN104628390
【申请号】CN201510042663
【发明人】夏云
【申请人】安徽省和翰光电科技有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月28日