防腐耐高温特种陶瓷的制备方法与流程

本发明属于特种陶瓷制备，具体的涉及一种防腐耐高温特种陶瓷的制备方法。

背景技术：

1、特种陶瓷，又称精细陶瓷。作为新型陶瓷材料的代表，按照使用的场景与功能的不同，分为两类：一类特种陶瓷具有高强度和耐高温的特性；另一类特种陶瓷是具有电工电子功能的陶瓷。特种陶瓷是以某些人工合成的化合物为原料（如氧化物、氮化物、碳化物、硼化物以及氟化物等）采用一定的烧结方法制成的陶瓷。它主要应用于高温、强腐蚀性的环境、电子、航空航天、机械制造、医学工程等方面。特种陶瓷材料作为一种重要的结构材料，往往具有高硬度、高强度、耐腐蚀、耐高温、耐磨等优点，无论在传统工业领域，还是在新兴的高新技术领域都有着广泛的使用。

2、在原料上，特种陶瓷突破了传统陶瓷以粘土为主要原料的界限，一般以氧化物、氮化物、硅化物、硼化物、碳化物等为主要原料。在工艺方面，特种陶瓷的化学组成，粒度分布，颗粒形貌等需要严格的控制，需要采用精确的化学计量和新型设备技术以实现某些特殊的性能要求。但是现有的特种陶瓷依然存在高温环境下容易出现爆裂或者裂纹以及耐腐蚀强度弱的缺陷，大大影响了其应用范围。因此，开发一种能够改善特种陶瓷耐高温性能以及防腐性能，进而延长其使用寿命的方法显得尤为重要。

技术实现思路

1、本发明的目的是：提供一种防腐耐高温特种陶瓷的制备方法。所述的制备方法工艺简单，易于实现，制备得到的特种陶瓷具有优异的防腐以及耐高温性能。

2、本发明所述的防腐耐高温特种陶瓷的制备方法，由以下步骤组成：

3、（1）称取特种陶瓷的原料并混匀，其中，以重量份数计，所述特种陶瓷由以下原料组成：铝矾土44-47份、粉煤灰16-18份、硅锌矿13-15份、镁橄榄石6-8份、玻璃熔块4-5份、磷酸铬铝3-5份、铝酸镧4.5-6.5份、硼酸铝晶须3.2-3.4份以及碳化铌2.7-3.0份；

4、（2）将步骤（1）称取的特种陶瓷原料、锆球和水加入球磨罐中进行湿法球磨，然后将所得浆料经一次过筛、真空干燥、二次过筛后造粒，制备得到粉料；

5、（3）将步骤（2）制备得到的粉料放入模具中，在真空热压烧结炉中进行烧结，然后随炉冷却至室温，制备得到防腐耐高温特种陶瓷。

6、其中：

7、步骤（1）中所述玻璃熔块，以质量百分数计，化学组成如下所示：sio2 53.47%、b2o3 17.54%、na2o 8.26%、cao 15.65%、moo3 2.65%以及质量损失率2.43%。

8、步骤（1）中所述的粉煤灰，以质量百分数计，化学组成如下所示：al2o3 40.53%、sio2 44.25%、mgo 0.67%、fe2o3 3.23%、tio2 1.64%、k2o 0.50%、p2o5 0.38%、na2o 0.37%、cao6.29%以及质量损失率2.14%。

9、优选的，步骤（1）中以重量份数计，所述特种陶瓷由以下原料组成：铝矾土45.5份、粉煤灰17份、硅锌矿14份、镁橄榄石7份、玻璃熔块4.5份、磷酸铬铝4份、铝酸镧5.5份、硼酸铝晶须3.3份以及碳化铌2.85份。

10、步骤（2）中特种陶瓷原料、锆球、水三者的质量比为1:5:1。

11、步骤（2）中球磨速度为50r/min，球磨时间为80-81h。

12、步骤（2）中将所得浆料采用400目的筛子进行一次过筛，于55-60℃真空干燥，采用120目的筛子进行二次过筛后造粒。

13、步骤（3）中烧结压力为45-50mpa，烧结温度为1530-1550℃，烧结时间为1.2-1.5h。

14、本发明所述的防腐耐高温特种陶瓷以铝矾土、粉煤灰、硅锌矿、镁橄榄石和玻璃熔块为主要原料，其中，硅锌矿具有较低的膨胀系数以及较好的耐腐蚀性，铝矾土、粉煤灰与硅锌矿在高温下相互作用形成刚玉相和莫来石晶体，从而确保特种陶瓷的结构致密性。镁橄榄石结构中的[sio4]四面体与[mgo6]八面体通过共顶和共棱链接形成岛状硅酸盐化合物，使其具有耐高温性以及较高的硬度，镁橄榄石与原料中的铝矾土以及粉煤灰相互作用，促进堇青石相的形成，因此镁橄榄石的存在进一步提高了特种陶瓷的强度并降低其热导率。所述的玻璃熔块中含有大量的sio2以及b2o3，且二价金属氧化物的含量相对较低，这使得玻璃熔块具有很好的耐酸碱腐蚀性和热稳定性，由此，玻璃熔块的加入进一步提高了特种陶瓷的强度和热稳定性。

15、此外，本发明所述的防腐耐高温特种陶瓷的原料中还创造性的添加了磷酸铬铝、铝酸镧、硼酸铝纤维和碳化铌，其中，磷酸铬铝、铝酸镧、硼酸铝晶须和碳化铌之间具有协同作用关系。磷酸铬铝具有优异的耐高温和化学稳定性，且其与莫来石相具有良好的热匹配特性，因此，磷酸铬铝的添加进一步提高特种陶瓷的耐高温性能以及致密度；铝酸镧具有很好的致密性、高温相稳定性以及综合力学性能，且相变前后的收缩率和体积变化率很小，将铝酸镧引入到特种陶瓷中经过高温烧结能够提高陶瓷的致密化程度、抗折强度以及弹性模量，进而提高特种陶瓷的耐腐蚀性能；硼酸铝晶须具有优异的弹性模量、抗拉强度以及耐热性能，硼酸铝晶须的添加能够明显提高特种陶瓷的力学性能；碳化铌本身的高硬度有利于提高特种陶瓷的显微硬度，且碳化铌的添加能够很好的抑制晶粒生长进而细化晶粒，进而增强特种陶瓷的力学性能和耐腐蚀性能。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

17、（1）本发明所述的防腐耐高温特种陶瓷的制备方法，工艺简单，参数易于控制，易于实现产业化生产，采用该方法制备得到的陶瓷性能优异。

18、（2）采用本发明所述的制备方法制备得到的防腐耐高温特种陶瓷，原料之间协同作用，在保证制备的特种陶瓷的结构致密性的同时还具有很好的耐高温性能，由于特种陶瓷的结构致密性高，因此赋予了制备的特种陶瓷优异的耐腐蚀性和力学性能。

技术特征：

1.一种防腐耐高温特种陶瓷的制备方法，其特征在于：由以下步骤组成：

2.根据权利要求1所述的防腐耐高温特种陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤（1）中以重量份数计，所述特种陶瓷由以下原料组成：铝矾土45.5份、粉煤灰17份、硅锌矿14份、镁橄榄石7份、玻璃熔块4.5份、磷酸铬铝4份、铝酸镧5.5份、硼酸铝晶须3.3份以及碳化铌2.85份。

3.根据权利要求1所述的防腐耐高温特种陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述玻璃熔块，以质量百分数计，化学组成如下所示：sio2 53.47%、b2o3 17.54%、na2o 8.26%、cao 15.65%、moo3 2.65%以及质量损失率2.43%。

4.根据权利要求1所述的防腐耐高温特种陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的粉煤灰，以质量百分数计，化学组成如下所示：al2o3 40.53%、sio2 44.25%、mgo 0.67%、fe2o3 3.23%、tio2 1.64%、k2o 0.50%、p2o5 0.38%、na2o 0.37%、cao 6.29%以及质量损失率2.14%。

5.根据权利要求1所述的防腐耐高温特种陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤（2）中特种陶瓷原料、锆球、水三者的质量比为1:5:1。

6.根据权利要求1所述的防腐耐高温特种陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤（2）中球磨速度为50r/min，球磨时间为80-81h。

7.根据权利要求1所述的防腐耐高温特种陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤（2）中将所得浆料采用400目的筛子进行一次过筛，于55-60℃真空干燥，采用120目的筛子进行二次过筛后造粒。

8.根据权利要求1所述的防腐耐高温特种陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤（3）中烧结压力为45-50mpa，烧结温度为1530-1550℃，烧结时间为1.2-1.5h。

技术总结
本发明属于特种陶瓷制备技术领域，具体的涉及一种防腐耐高温特种陶瓷的制备方法。所述的制备方法，由以下步骤组成：（1）称取特种陶瓷的原料并混匀，其中，所述特种陶瓷由以下原料组成：铝矾土、粉煤灰、硅锌矿、镁橄榄石、玻璃熔块、磷酸铬铝、铝酸镧、硼酸铝晶须以及碳化铌；（2）将特种陶瓷原料、锆球和水加入球磨罐中进行湿法球磨，然后将所得浆料经一次过筛、真空干燥、二次过筛后造粒，制备得到粉料；（3）将粉料放入模具中，在真空热压烧结炉中进行烧结，然后随炉冷却至室温，制备得到防腐耐高温特种陶瓷。本发明所述的防腐耐高温特种陶瓷的制备方法，工艺简单，参数易于控制，易于实现产业化生产。

技术研发人员：田承兵
受保护的技术使用者：淄博新锐新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/11