一种水泵水封用氮化硅陶瓷材料的制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种水泵水封用氮化硅陶瓷材料的制备工艺，将氮化硅、滑石粉、碳化硅超细粉、碳酸钡粉及无水乙醇混合均匀，然后加入二氧化锆、二氧化钛充分研磨后送入喷雾塔中喷雾造粒得到第一物料；送入高温炉中在1000-1200℃下煅烧氧化6-8h，置于振磨机中粉碎，得到粒度为3000-4000目的第二物料；向得到的第二物料中加入聚乙烯醇，然后经等静压设备加每平方厘米1.2-1.6吨的压力压制成型得到第三物料；热压处理得到第四物料，高温炉煅烧温度为1250-1350℃，热压处理时间为7-8h，煅烧压力为100000-150000kg/m2；磨片、切片成型得到水泵水封用氮化硅陶瓷材料。
【专利说明】一种水泵水封用氮化硅陶瓷材料的制备工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及氮化硅陶瓷材料【技术领域】，尤其涉及一种水泵水封用氮化硅陶瓷材料的制备工艺。
【背景技术】
[0002]氮化硅陶瓷是一种重要的结构材料。它是一种超硬物质，烧结时不收缩的无机材料，本身具有润滑性，并且耐磨损；除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应，抗腐蚀能力强，高温时抗氧化， 而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000°c以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。正是由于氮化硅陶瓷具有如此优异的特性，人们常常利用它来制造小型汽油机水泵水封用陶瓷材料。随着氮化硅陶瓷材料的使用范围亦日渐扩大。现有的氮化硅陶瓷材料越来越无法满足高速发展的需求，如何制备一种致密度高，强度、耐磨性好及耐热性能优异的陶瓷材料成为目前需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0003]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种水泵水封用氮化硅陶瓷材料的制备工艺，产品重量轻，致密度高，强度大，耐磨性好，耐高温性能优异，且制备工艺简单，成本较低。
[0004]本发明提出的一种水泵水封用氮化硅陶瓷材料的制备工艺，包括如下步骤:
[0005]S1、按重量份称取70-85份氮化硅、10-18份滑石粉、20-23份碳化硅超细粉、2_4份碳酸钡粉及以碳化硅为基准1.5-3wt%无水乙醇混合均匀，然后加入2-3份二氧化锆、
0.5-1.5份二氧化钛充分研磨后送入喷雾塔中喷雾造粒得到第一物料；
[0006]S2、将第一物料送入高温炉中在1000-1200°C下煅烧氧化6_8h，然后置于振磨机中粉碎，得到粒度为3000-4000目的第二物料；
[0007]S3、向得到的第二物料中加入以第二物料为基准0.8-1.3wt %的聚乙烯醇，然后经等静压设备加每平方厘米1.2-1.6吨的压力压制成型得到第三物料，压制过程中保持真空；
[0008]S4、将第三物料放入高温炉中并在N2气氛下热压处理得到第四物料，高温炉煅烧温度为1250-1350°C，热压处理时间为7-8h，煅烧压力为100000-150000kg/m2 ；
[0009]S5、将第四物料经磨片、切片成型得到水泵水封用氮化硅陶瓷材料。
[0010]优选地,所述碳化娃超细粉包括粒径为5-10 μ m的碳化娃超细粉占70-85%,粒径为15-30 μ m的碳化硅超细粉占10-20%，粒径为40-60 μ m的碳化硅超细粉占5_10%。
[0011]优选地，在SI中，氮化硅、滑石粉及碳化硅超细粉的重量比为70-80:10-15:20。
[0012]优选地，在S2中，将第一物料送入高温炉中在1100-1150°C下煅烧氧化7_8h。
[0013]优选地，在S4中，高温炉煅烧温度为1300-1320°C，煅烧压力为120000_135000kg/
m2o
[0014]本发明中，氮化硅微分粒度小，几乎无塑形形变，压缩性及成型性较差，采用聚乙烯醇作为成型剂，加入适量碳化硅超细粉配合上述两种原料，合理控制原料粒径，使本发明重量、强度高、耐磨性能好、耐热震，大大延长本发明使用寿命；由于二氧化锆化学性质不活泼，耐腐蚀，折射率高，熔点高，热膨胀系数低，而二氧化钛化学性质不活泼，又可作为白色颜料与瓷器釉料，配合加入二氧化锆、二氧化钛作为烧结助剂，使本发明结构均匀，显著提高增韧效果，而且可大幅提高本发明耐高温性能，还能使本发明色泽好；在第一物料的制备过程中进行充分湿磨，不仅可使各组分破碎均匀，粒径均匀化，而且各组分均匀分布。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明提出的一种水泵水封用氮化硅陶瓷材料的制备工艺流程图。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，图1为本发明提出的一种水泵水封用氮化硅陶瓷材料的制备工艺流程图。
[0017]参照图1，本发明提出的一种水泵水封用氮化硅陶瓷材料的制备工艺，包括如下步骤:
[0018]S1、按重量份称取70-85份氮化硅、10-18份滑石粉、20-23份碳化硅超细粉、2_4份碳酸钡粉及以碳化硅为基准1.5-3wt%无水乙醇混合均匀，然后加入2-3份二氧化锆、
0.5-1.5份二氧化钛充分研磨后送入喷雾塔中喷雾造粒得到第一物料；
[0019]S2、将第一物料送入高温炉中在1000-120(TC下煅烧氧化6_8h，然后置于振磨机中粉碎，得到粒度为3000- 4000目的第二物料；
[0020]S3、向得到的第二物料中加入以第二物料为基准0.8-1.3wt %的聚乙烯醇，然后经等静压设备加每平方厘米1.2-1.6吨的压力压制成型得到第三物料，压制过程中保持真空；
[0021]S4、将第三物料放入高温炉中并在N2气氛下热压处理得到第四物料，高温炉煅烧温度为1250-1350°C，热压处理时间为7-8h，煅烧压力为100000-150000kg/m2 ；
[0022]S5、将第四物料经磨片、切片成型得到水泵水封用氮化硅陶瓷材料。
[0023]实施例1
[0024]一种水泵水封用氮化硅陶瓷材料的制备工艺，包括如下步骤:
[0025]S1、按重量份称取70份氮化硅、18份滑石粉、20份碳化硅超细粉、4份碳酸钡粉及以碳化娃为基准1.5wt%无水乙醇混合均匀,然后加入3份二氧化错、0.5份二氧化钛充分研磨后送入喷雾塔中喷雾造粒得到第一物料，其中碳化硅超细粉包括粒径为5-10 μ m的碳化硅超细粉占85%，粒径为15-30 μ m的碳化硅超细粉占10%，粒径为40-60 μ m的碳化硅超细粉占5% ;
[0026]S2、将第一物料送入高温炉中在1200°C下煅烧氧化6h，然后置于振磨机中粉碎，得到粒度为4000目的第二物料；
[0027]S3、向得到的第二物料中加入以第二物料为基准0.8wt%的聚乙烯醇，然后经等静压设备加每平方厘米1.6吨的压力压制成型得到第三物料，压制过程中保持真空；
[0028]S4、将第三物料放入高温炉中并在N2气氛下热压处理得到第四物料，高温炉煅烧温度为1250°C，热压处理时间为8h，煅烧压力为100000kg/m2 ；
[0029]S5、将第四物料经磨片、切片成型得到水泵水封用氮化硅陶瓷材料。
[0030]实施例2
[0031]一种水泵水封用氮化硅陶瓷材料的制备工艺，包括如下步骤:
[0032]S1、按重量份称取85份氮化硅、10份滑石粉、23份碳化硅超细粉、2份碳酸钡粉及以碳化硅为基准3wt%无水乙醇混合均匀，然后加入2份二氧化锆、1.5份二氧化钛充分研磨后送入喷雾塔中喷雾造粒得到第一物料，其中碳化硅超细粉包括粒径为5-10 μ m的碳化硅超细粉占70%，粒径为15-30 μ m的碳化硅超细粉占20%，粒径为40-60 μ m的碳化硅超细粉占10% ；
[0033]S2、将第一物料送入高温炉中在1000°C下煅烧氧化8h，然后置于振磨机中粉碎，得到粒度为3000目的第二物料；
[0034]S3、向得到的第二物料中加入以第二物料为基准1.3wt%的聚乙烯醇，然后经等静压设备加每平方厘米1.2吨的压力压制成型得到第三物料，压制过程中保持真空；
[0035]S4、将第三物料放入高温炉中并在N2气氛下热压处理得到第四物料，高温炉煅烧温度为1350°C，热压处理时间为7h，煅烧压力为150000kg/m2 ；
[0036]S5、将第四物料经磨片、切片成型得到水泵水封用氮化硅陶瓷材料。
[0037]实施例3
[0038]一种水泵水封用氮化硅陶瓷材料的制备工艺，包括如下步骤:
[0039]S1、按重量份称取80份氮化硅、15份滑石粉、20份碳化硅超细粉、3份碳酸钡粉及以碳化硅为基准2.5wt%无水乙醇混合均匀，然后加入2.8份二氧化锆、1.3份二氧化钛充分研磨后送入喷雾塔中喷雾造粒得到第一物料，其中碳化硅超细粉包括粒径为5-10 μ m的碳化硅超细粉占80 %，粒径为15-30 μ m的碳化硅超细粉占10 %，粒径为40-60 μ m的碳化硅超细粉占10% ；
[0040]S2、将第一物料送入高温炉中在1100°C下煅烧氧化7h，然后置于振磨机中粉碎，得到粒度为3500目的第二物料；
[0041]S3、向得到的第二物料中加入以第二物料为基准1.2wt%的聚乙烯醇，然后经等静压设备加每平方厘米1.5吨的压力压制成型得到第三物料，压制过程中保持真空；
[0042]S4、将第三物料放入高温炉中并在N2气氛下热压处理得到第四物料，高温炉煅烧温度为1320°C，热压处理时间为7h，煅烧压力为120000kg/m2 ；
[0043]S5、将第四物料经磨片、切片成型得到水泵水封用氮化硅陶瓷材料。
[0044]在实施例1-3制备的水泵水封用氮化硅陶瓷材料，产品显微结构均匀，致密度不小于97%，强度为1000-1300MPa，硬度大于17GPa。
[0045]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种水泵水封用氮化硅陶瓷材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤: 51、按重量份称取70-85份氮化硅、10-18份滑石粉、20-23份碳化硅超细粉、2-4份碳酸钡粉及以碳化硅为基准1.5-3wt%无水乙醇混合均匀，然后加入2-3份二氧化锆、0.5-1.5份二氧化钛充分研磨后送入喷雾塔中喷雾造粒得到第一物料； 52、将第一物料送入高温炉中在1000-1200°C下煅烧氧化6-8h，然后置于振磨机中粉碎，得到粒度为3000-4000目的第二物料； 53、向得到的第二物料中加入以第二物料为基准0.8-1.3wt%的聚乙烯醇，然后经等静压设备加每平方厘米1.2-1.6吨的压力压制成型得到第三物料，压制过程中保持真空； 54、将第三物料放入高温炉中并在N2气氛下热压处理得到第四物料，高温炉煅烧温度为1250-1350°C，热压处理时间为7-8h，煅烧压力为100000-150000kg/m2 ； 55、将第四物料经磨片、切片成型得到水泵水封用氮化硅陶瓷材料。
2.根据权利要求1所述的水泵水封用氮化硅陶瓷材料的制备工艺，其特征在于，所述碳化硅超细粉包括粒径为5-10 μ m的碳化硅超细粉占70-85%，粒径为15-30 μ m的碳化硅超细粉占10-20 %，粒径为40-60 μ m的碳化硅超细粉占5_10 %。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的水泵水封用氮化硅陶瓷材料的制备工艺，其特征在于，在SI中，氮化硅、滑石粉及碳化硅超细粉的重量比为70-80:10-15:20。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的水泵水封用氮化硅陶瓷材料的制备工艺，其特征在于，在S2中，将第一 物料送入高温炉中在1100-1150°C下煅烧氧化7-8h。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的水泵水封用氮化硅陶瓷材料的制备工艺，其特征在于，在S4中，高温炉煅烧温度为1300-1320°C，煅烧压力为120000-135000kg/m2。
【文档编号】C04B35/622GK104072150SQ201410261609
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】吴甲亭 申请人:安徽安尔达机电有限公司