氧化铝复合材料及其制备大口径工业陶瓷阀芯的方法
【专利摘要】本发明公开了一种氧化铝复合材料，由以下重量份的原料组成：氧化铝60-85，氧化锆15-40，高岭土2-5，滑石1-2，碳酸钡0.5-1，所述氧化锆含有氧化钇2.5-3.5，氧化铈1.5-2.5。其制备大口径工业陶瓷阀芯的方法：将原料用搅拌磨超细球磨至平均粒径小于0.4μm，并加入分散剂和增塑剂制成流动性以及可塑性良好的浆料，采用多孔塑料或高强石膏模具高压注浆成型；高温烧结成陶瓷坯体；然后采用金刚石磨具将陶瓷毛坯磨削成表面光洁的成品陶瓷。本发明制作工艺可靠，原料成本低；制得的陶瓷阀芯使用温度高，耐磨损、耐冲刷、耐腐蚀性好；使用寿命较硬质合金可以提高5-10倍。
【专利说明】氧化铝复合材料及其制备大口径工业陶瓷阀芯的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种特种陶瓷材料，具体涉及氧化铝复合材料及其制备大口径工业陶 瓷阀芯的方法。
【背景技术】
[0002] 大口径工业陶瓷阀门主要用于电厂干灰系统、电解铝以及选矿设备，大口径工业 陶瓷阀芯是大口径工业陶瓷阀门的密封配件。由于这些使用场合工况通常比较恶劣，冲刷、 腐蚀、磨损比较厉害，一般的金属部件很难承受这种工况，阀芯表面易被腐蚀变形，影响阀 门的开合，严重时，甚至出现裂纹等，降低阀门使用寿命。陶瓷因其独特的坚固性和耐腐蚀 性成为制作阀芯的理想材质，陶瓷阀芯已经广泛应用在家用水阀等领域。目前，用于制作 工艺的限制，工业用大口径阀芯大部分仍为硬质合金，一般的陶瓷成型工艺只能生产口径 Φ 500陶瓷件。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的就在于克服现有的技术不足，提供一种由氧化铝复合材料制备大口 径工业陶瓷阀芯的方法，生产的工业陶瓷阀芯耐冲刷耐腐蚀耐磨损，且生产成本低，生产工 艺可靠。
[0004] 本发明的技术方案如下： 一种氧化铝复合材料，由以下重量份的原料组成：氧化铝60-85,氧化锆15-40,高岭土 2-5,滑石1-2,碳酸钡0. 5-1，所述氧化锆含有氧化钇2. 5-3. 5,氧化铈1. 5-2. 5。
[0005] 所述的氧化铝复合材料制备大口径工业陶瓷阀芯的方法，包括制浆、成型、烧成步 骤：①制浆：按配方量称取原料，加入纯水20-30重量份，再加入0. 5-1重量份的分散剂，放 入高速搅拌磨中，搅拌球磨至物料粒径为〇. 3-0. 5 μ m，再加入3-5重量份的增塑剂，搅拌15 分钟左右；料浆出磨静置7-10天；②成型：将模具用夹具夹好，采用高压高位槽将制好的料 浆灌注至模具中脱水凝固成型，成型的坯体在湿度70-95%、温度15-35°C的环境干燥7-10 天，得到陶瓷生坯；③烧成：对陶瓷生坯进行高温烧结，烧成曲线是：室温-500°C，15-20小 时均匀升温，500°C保温2-3小时；500-1300°C，15-20小时均匀升温，1300°C保温2-3小时； 1300-1550°C，5-8小时均匀升温，1550°C保温2-3小时；1550-1650°C，5-8小时均匀升温， 1650°C保温2-4小时；1650-室温，自然降温。
[0006] 所述的分散剂为9300、六偏磷酸钠或海藻酸钠，所述的增塑剂为1788、或羧甲基 纤维素，所述的模具为高强石膏模具或多孔塑料模具。
[0007] 在烧成步骤后，用磨具将烧成的陶瓷阀芯打磨为表面光洁的成品。
[0008] 相对于现有技术，本发明在氧化铝粉末中引入稳定氧化锆，并添加适当的助烧剂， 使得到的氧化锆复合氧化铝材料具有高韧性，并且耐冲刷耐腐蚀耐磨损。配方大量使用了 价格低廉的氧化铝，添加少量的稀土氧化物及高岭土成分，相比较其他陶瓷阀芯材料，还具 有原料成本低的优点。
[0009] 采用上述材料制备Φ500-Φ 1000大口径工业陶瓷阀芯的方法，操作方便，可控性 高，后期磨削工作量大大减小，工艺简单可靠。所制得的大口径工业陶瓷阀芯使用温度高， 耐磨损、耐冲刷、耐腐蚀性好，使用寿命较硬质合金可以提高5-10倍。拓宽了阀门的使用范 围，降低了阀门的维修更换次数，提高了配套设备系统运行的安全性和稳定性。
【具体实施方式】
[0010] 实施例1 : 按配方称量氧化铝70公斤，含有3公斤氧化钇、2公斤氧化铈的稳定氧化锆25公斤，淘 洗高岭土 2公斤，烧滑石2公斤，工业纯碳酸钡1公斤，将称好的原材料按氧化铝、碳酸钡、 烧滑石、高岭土、稳定氧化锆的顺序加入带循环泵的搅拌磨中，倒入混好1公斤9300的高纯 水25公斤；搅拌球磨7个小时左右，待浆料平均粒径检测值为0. 4微米时，加入5公斤增 塑剂1788,继续搅拌15分钟出磨静置7天，使物料与有机物充分渗透陈腐均匀，制备出固 含量为80wt%以上流动性良好的浆料；将按图纸加工好的高强石膏或多孔塑料模具用夹 具夹好，采用高压高位槽将制好的料浆灌注至磨具中脱水凝固成型，成型的坯体经过湿度 80 %，温度25°C的环境干燥7天，得到陶瓷生坯；对陶瓷生坯进行高温烧结，所述的烧成曲 线是：室温一500°C，15小时均匀升温排胶，500°C保温2小时；500 - 1300°C，15小时均匀 升温晶型转化，1300°C保温2小时；1300-1550°C，5小时均匀升温烧结，1550°C保温2小时； 1550-1650°C，5小时均匀升温晶粒处理，1650°C保温2小时；1650-室温，自然冷却至室温； 然后采用金刚石磨具将陶瓷毛坯磨削成表面光洁的成品陶瓷阀芯。
[0011] 其余实施例氧化铝复合材料原料配方如表1所示，并且按照实施例1的制备方法 进行大口径工业陶瓷阀芯，具体工艺参数见表1 : 在表1中，升温I表示室温-50(TC，保温I表示500°C ;升温II表示500-130(TC，保温 II 表示 1300°C;升温 III 表示 1300-1550°C，保温 III 表示 1550°C;升温 IV 表示 1550-1650°C，保 温IV表示1650°C。
[0012] 本发明制作工艺可靠，原料成本低；在特种陶瓷配方中通过在氧化铝粉体中引 入适当起相变增韧作用的添加剂稳定氧化锆，以及适当的助烧剂，使得材料具有很细的 (< Ιμ--)晶粒构造，很高的韧性、耐磨性、耐冲刷性、耐腐蚀性；最后经过精细的磨削加工， 制得的陶瓷阀芯使用温度高，耐磨损、耐冲刷、耐腐蚀性好；使用寿命较硬质合金可以提高 5-10 倍。
[0013] 以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说， 在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的 保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
【权利要求】
1. 一种氧化铝复合材料，其特征在于由以下重量份的原料组成：氧化铝60-85,氧化 锆15-40,高岭土 2-5,滑石1-2,碳酸钡0. 5-1，所述氧化锆含有氧化钇2. 5-3. 5,氧化铈 L 5-2. 5〇
2. 如权利要求1所述的氧化铝复合材料制备大口径工业陶瓷阀芯的方法，包括制浆、 成型、烧成步骤，其特征在于：①制浆：按配方量称取原料，加入纯水20-30重量份，再加 入0. 5-1重量份的分散剂，放入高速搅拌磨中，搅拌球磨至物料粒径为0. 3-0. 5 iim，再加入 3-5重量份的增塑剂，搅拌15分钟左右；料浆出磨静置7-10天；②成型：将模具用夹具夹 好，采用高压高位槽将制好的料浆灌注至模具中脱水凝固成型，成型的坯体在湿度70-95%、 温度15-35°C的环境干燥7-10天，得到陶瓷生坯；③烧成：对陶瓷生坯进行高温烧结，烧成 曲线是：室温-500°C，15-20小时均匀升温，500°C保温2-3小时；500-1300°C，15-20小时 均匀升温，1300°C保温2-3小时；1300-1550°C，5-8小时均匀升温，1550°C保温2-3小时； 1550-1650°C，5-8小时均匀升温，1650°C保温2-4小时；1650-室温，自然降温。
3. 如权利要求2所述的氧化铝复合材料制备大口径工业陶瓷阀芯的方法，其特征在 于；所述的分散剂为9300、六偏磷酸钠或海藻酸钠，所述的增塑剂为1788、或羧甲基纤维 素，所述的模具为高强石膏模具或多孔塑料模具。
4. 如权利要求2所述的氧化铝复合材料制备大口径工业陶瓷阀芯的方法，其特征在 于：在烧成步骤后，用磨具将烧成的陶瓷阀芯打磨为表面光洁的成品。
【文档编号】C04B35/622GK104310971SQ201410512368
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】甘学贤, 冯立明, 崔官岭, 靳继军 申请人:焦作市维纳精细陶瓷有限公司