一种具有微观凸凹、犁地式表面结构的高铝陶瓷材料的制备方法及其制得的产品的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有微观凸凹、犁地式表面结构的高铝陶瓷材料的制备方法及其制得的产品，通过在氧化铝陶瓷配料中引入总量为1～6wt%的复合添加剂，成型后，经适合的高温烧制与磨抛光工序处理，获得一种具有微观凸凹、犁地式表面结构的高铝陶瓷材料。材料的表面呈微观凸凹、犁地式表面结构，凸凹面平滑过渡，无棱角，光泽度为45%左右，该高铝陶瓷材料在制备高速纺机用低磨擦力陶瓷导丝器领域具有广阔的应用前景。
【专利说明】
一种具有微观凸凹、犁地式表面结构的高铝陶瓷材料的制备方法及其制得的产品
技术领域
[0001]本发明属于结构陶瓷制备领域，具体涉及一种具有微观凸凹、犁地式表面结构的高铝陶瓷材料的制备方法及其制得的产品。
【背景技术】
[0002]高铝陶瓷材料应用广泛，以其超高硬度，在耐磨损领域应用广。随着科学技术的迅猛发展，对高铝陶瓷产品的磨擦性能提出了更多更高的要求，不仅要求其有好的耐磨性，使用寿命长，而且要求磨擦系数小，利于表面接触物理的滑动。例如，随着纺织机械纺速的提高，99氧化铝刚玉陶瓷材料因晶界较95氧化铝瓷晶界更窄，可解决95氧化铝陶瓷易使纺丝产生毛刺的缺点。但刚玉陶瓷完整的高硬度的六方板状晶结构，也易导致瓷件与纺丝间产生更大的磨擦力，在高速纺机上使用时，纺丝易断或丝线质量下降。犁地式表面，指材料表面象犁过的田地，呈相对规则的微米级别的凸凹结构。具有微观凸凹、犁地式表面结构的高硬度纺织陶瓷件，使用时，瓷件与丝线接触面减小，总磨擦力小，能满足高速纺线要求，提高丝线的质量。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种具有微观凸凹、犁地式表面结构的高铝陶瓷材料的制备方法及其制得的产品。
[0004]为解决以上技术问题，本发明的技术方案是:一种具有微观凸凹、犁地式表面结构的高铝陶瓷材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤:
步骤一，制备复合添加剂:将氧化镁和钾钠长石按重量比1: 2配料，经均匀混合后加热至1350°C熔融，淬冷后采用高效球磨得到复合添加剂粉体，烘干备用；
步骤二，配料:按重量百分比将氧化铝粉94?99%、复合添加剂I?6%，称取粉料，外加聚丙烯酸氨0.2 wt%或油酸0.3wt%，经湿法球磨或干法球磨后备用；
步骤三，成型:采用石膏模注浆成型或热压铸成型，制得坯体；
步骤四，烧结:将坯体于1630 °C?1700°C下烧成，最高温度下保温30分钟，获得吸水率小于0.1%刚玉陶瓷；
步骤五，表面加工:采用金刚石砂轮或金刚石研磨膏，将刚玉陶瓷表面加工到8-11级光洁度；
步骤六，复烧:将表面加工后的刚玉陶瓷在高于步骤四烧成温度70°C?90°C的温度下进行复烧，最高温度下保温I?2小时。
[0005]所述步骤一中经高效球磨后的复合添加剂粉体的粒径为D5o=lym。
[0006]所述步骤二中氧化招粉的纯度为Al2O3彡99.9%，粒径为D5o=lym。
[0007 ]所述步骤二湿法球磨中加入水的质量为粉料质量的30%。
[0008]所述步骤二干法球磨的时间为6小时，球磨后于110 °C烘干2小时获得热粉体。
[0009]上述高铝陶瓷材料制备方法制得的产品，其特征在于:所述产品的吸水率小于
0.1%、抗折强度为280MPa?300MPa、硬度为HRA85?89，表面成微观凸凹、犁地式结构、光泽度为44?46%。
[0010]本发明的优点归纳有以下三点:
一、采用超细(D5QgΙμπι)氧化铝粉，利于刚玉陶瓷形成均匀的细晶化结构；
二、采用镁、钠、钾复合添加剂，一方面利于刚玉陶瓷的低温烧结、控制晶粒长大，另一方面在超高温烧成过程中，添加剂中绝大部分钠钾会逐渐挥发掉，以提升材料的刚玉相的含量；
三、烧结材料或样品经表面磨抛处理后，形成光滑的面结构，在后续更高温度的复烧过程中，该平面成为晶粒继续长大、长高的基准面，最终形成均匀的表面呈微观凸凹、犁地式结构，凸凹面平滑过渡，无棱角。
【附图说明】
[0011]图1为实施例1制得的高铝陶瓷材料截面结构示意图；
图2为实施例1制得的高铝陶瓷材料在X 1000倍率下的SEM检测图；
图3为实施例1制得的高铝陶瓷材料在X 3000倍率下的SEM检测图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0013]实施例1:
具有微观凸凹、犁地式表面结构的刚玉陶瓷的制备
第一步，复合添加剂制备:氧化镁和钾钠长石按重量比I: 2配料，均匀混合，加热至1350°C熔融，淬冷后采用高效球磨至D5Q=IlMi,烘干，得到复合添加剂粉体；
第二步，配料:按重量百分比将氧化招粉(D5Q=lym)99wt%、复合添加剂lwt%，外加聚丙烯酸氨0.2wt%，称料、加30%的水、球磨混合均匀；
第三步，成型:采用石膏模注浆成型，制得坯体；
第四步，烧结:坯体于1700°C下烧成，最高温度下保温30分钟，得刚玉陶瓷，吸水率为0.1%；
第五步，表面加工:采用金刚石砂轮，将刚玉陶瓷表面加工到11级光洁度；
第六步，复烧:将加工后样品于1790°c下复烧处理，最高温度下保温1.5小时；
烧后样品性能如下:吸水率为0.1%;抗折强度300MPa:硬度HRA88，表面成微观凸凹、犁地式结构、光泽度为45%。
[0014]实施例2
具有微观凸凹、犁地式表面结构的95%氧化铝陶瓷的制备
第一步，复合添加剂制备:氧化镁和钾钠长石按重量比I: 2配料，均匀混合，加热至1350°C熔融，淬冷后采用高效球磨至D5Q=IlMi,烘干，得到复合添加剂粉体；
第二步，配料:按重量百分比将烘干的氧化铝粉(050=1_)94的％、烘干的复合添加剂6wt%，外加加油酸0.3wt%，称料、干法球磨混合6小时，取出后置于110 °C下烘2小时获得热粉体； 第三步，和蜡:取热粉体重量15^%的56°石蜡，在铝桶中80 0C熔化均匀，边搅拌边加入第二步所得热粉体，逐渐加入热粉，热粉加到三分之二后，补加油酸0.lwt%，将热粉体与石蜡充分混均匀，并排除掉蜡浆中的气泡，可采用真空搅拌，真空度不小于0.5MPa，搅拌4小时;将蜡浆倒入铝盒中，冷却得到蜡饼，阴凉处储存一周；
第四步，成型:取出蜡饼用木锺敲成小块，置于铝桶中90°C下熔化并搅拌2小时以上，成均匀无泡蜡浆，倒入热压铸成型机中，按一般氧化铝陶瓷热压铸成型工艺操作，制得坯体；第五步，修坯排蜡:切割注浆口，用煤油修坯，将注口或模具哈弗线处毛刺边角修平，修好的坯体用γ -氧化铝粉埋于匣钵中，按一般氧化铝蜡坯排蜡工艺进行坯体的排蜡处理；第六步，烧结:坯体于1650°C下烧成，高温保温30分钟，得95氧化铝陶瓷，吸水率为0.1%；
第七步，表面加工:采用金刚石研磨膏磨，将表面加工到9级光洁度；
第八步，复烧:将加工后样品于1730°C下复烧处理，高温保温2小时；
烧后样品性能如下:吸水率为0.1%、抗折强度280MPa、硬度HRA85、表面成微观凸凹、犁地式结构、光泽度为44%。
【主权项】
1.一种具有微观凸凹、犁地式表面结构的高铝陶瓷材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤: 步骤一，制备复合添加剂:将氧化镁和钾钠长石按重量比I: 2配料，经均匀混合后加热至1350°C熔融，淬冷后采用高效球磨得到复合添加剂粉体，烘干备用； 步骤二，配料:按重量百分比将氧化铝粉94?99%、复合添加剂I?6%，称取粉料，外加聚丙烯酸氨0.2 wt%或油酸0.3wt%，经湿法球磨或干法球磨后备用； 步骤三，成型:采用石膏模注浆成型或热压铸成型，制得坯体； 步骤四，烧结:将坯体于1630 °C?1700 °C下烧成，最高温度下保温30分钟，获得吸水率小于0.1%刚玉陶瓷； 步骤五，表面加工:采用金刚石砂轮或金刚石研磨膏磨，将刚玉陶瓷表面加工到8-11级光洁度； 步骤六，复烧:将表面加工后的刚玉陶瓷在高于步骤四烧成温度70?90°C的温度下进行复烧，最高温度下保温I?2小时。2.根据权利要求1所述的高铝陶瓷材料的制备方法，其特征在于:所述步骤一中经高效球磨后的复合添加剂粉体的粒径为D5q=Ιμπι。3.根据权利要求1所述的高铝陶瓷材料的制备方法，其特征在于:所述步骤二中氧化铝粉体的纯度为Al2O3彡99.9%，粉体粒径为D5q=I1Mi34.根据权利要求1所述的高铝陶瓷材料的制备方法，其特征在于:所述步骤二湿法球磨中加入水的质量为粉料质量的30%。5.据权利要求1所述的高铝陶瓷材料的制备方法，其特征在于:所述步骤二干法球磨的时间为6小时，球磨后于110°C烘干2小时获得热粉体。6.据权利要求1-5任一所述高铝陶瓷材料制备方法制得的产品，其特征在于:所述产品的吸水率小于0.1%、抗折强度为280?300MPa、硬度为HRA85?89，表面成微观凸凹、犁地式结构、光泽度为44?46%。
【文档编号】C04B35/63GK106082999SQ201610421961
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月16日 公开号201610421961.9, CN 106082999 A, CN 106082999A, CN 201610421961, CN-A-106082999, CN106082999 A, CN106082999A, CN201610421961, CN201610421961.9
【发明人】石棋, 付江盛
【申请人】景德镇陶瓷大学