【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及耐磨材料，具體涉及一種耐磨石英砂陶瓷材料的制備工藝。
技術(shù)介紹
1、石英砂作為一種硅酸鹽原料，因其硬度大、耐磨、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特性，在陶瓷、玻璃、鑄造、建筑、化工及磨料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而，天然石英砂中常含有各類雜質(zhì)，需要通過特定的工藝進(jìn)行提純才能滿足高質(zhì)量產(chǎn)品的需求。在陶瓷材料的制備中，石英砂的純度及顆粒度對(duì)最終產(chǎn)品的性能有著至關(guān)重要的影響。
2、在制備耐磨石英砂陶瓷材料時(shí)，除了要求原料的高純度外，還需關(guān)注其耐磨性能、在不同溫度下的穩(wěn)定性和耐候性。傳統(tǒng)石英陶瓷材料在耐磨性、高溫穩(wěn)定性和耐候性方面存在不足，難以滿足某些特定領(lǐng)域的高要求。基于此，本專利技術(shù)提供了一種耐磨石英砂陶瓷材料的制備工藝。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種耐磨石英砂陶瓷材料的制備工藝，制備得到的石英砂陶瓷材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐磨性能和高溫循環(huán)穩(wěn)定性。
2、一方面，本專利技術(shù)提供一種耐磨石英砂陶瓷材料的制備工藝，步驟包括：將石英砂經(jīng)過預(yù)處理后與氧化鐵改性高嶺土、碳酸鋇、二硼化鈦、氮化鋁、氧化鋁和二氧化鈦混合均勻得到基料，加入相對(duì)于基料重量份3-7％的添加劑攪拌分散后得到混合粉體，將混合粉體裝入模具后壓制得到陶瓷坯體，燒結(jié)后自然冷卻至室溫即得。
3、進(jìn)一步地，所述石英砂的預(yù)處理步驟包括：將石英砂浸漬在質(zhì)量濃度為20-30％的hcl水溶液中24-26h，去離子水沖洗至中性，60-80℃條件下烘干研磨，最后過100-200目篩即得。
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5、進(jìn)一步地，所述高嶺土、椰油酰胺丙基甜菜堿、乙醇和氧化鐵的重量份比值為(1-2)：(0.2-0.3)：(2-3)：(0.5-1)。
6、進(jìn)一步地，所述基料包括以下重量份材料：預(yù)處理后的石英砂8-12份、氧化鐵改性高嶺土10-12份、碳酸鋇4-6份、二硼化鈦2-4份、氮化鋁3-5份、氧化鋁4-6份、二氧化鈦6-10份。
7、進(jìn)一步地，所述添加劑包括重量份比值為(20-50)：(5-10)：(1-5)：(6-30)的粘結(jié)劑、可塑劑、潤滑劑和分散劑。
8、進(jìn)一步地，所述粘結(jié)劑為聚乙烯醇，所述可塑劑為乳化石蠟，所述潤滑劑為油酸。
9、進(jìn)一步地，所述分散劑包括重量份比值為1:5的十二烷基苯磺酸鈉和聚乙烯酸酯。
10、進(jìn)一步地，所述壓制時(shí)的壓強(qiáng)為60-80mpa。
11、進(jìn)一步地，所述燒結(jié)的步驟包括：在200-300℃條件下燒制4-6h，以3-5℃/min的升溫速率升溫到700-800℃，保溫?zé)?-4h，再以3-5℃/min的升溫速率升溫到1100-1200℃，保溫?zé)?-4h。
12、本專利技術(shù)的有益效果在于：
13、本專利技術(shù)對(duì)石英砂進(jìn)行預(yù)處理，通過hcl水溶液浸漬處理，可以有效去除石英砂表面的雜質(zhì)和附著物，同時(shí)輕微蝕刻其表面，增加其與其它組分的結(jié)合力。烘干研磨后的石英砂顆粒分布均勻，有助于提升陶瓷材料的整體致密度和強(qiáng)度；
14、本專利技術(shù)中二硼化鈦、氮化鋁等硬質(zhì)相組分的加入，顯著提高了陶瓷材料的硬度和耐磨性，這些硬質(zhì)相在陶瓷材料中起到“骨架”作用，能夠抵抗外部磨損和劃痕。而氧化鋁、二氧化鈦等組分的加入，增強(qiáng)了陶瓷材料在高溫下的穩(wěn)定性，這些組分具有較高的熔點(diǎn)和良好的熱穩(wěn)定性，能夠在高溫環(huán)境中保持穩(wěn)定的性能。
15、本專利技術(shù)采用氧化鐵改性的高嶺土作為主要原料，經(jīng)過高溫煅燒，高嶺土中的結(jié)晶水被去除，晶體結(jié)構(gòu)得到改變，從而變得更加穩(wěn)定。煅燒過程還改變了高嶺土的表面性質(zhì)，使其更易于與氧化鐵結(jié)合；將煅燒后的高嶺土與椰油酰胺丙基甜菜堿、乙醇混合，可以形成一個(gè)優(yōu)質(zhì)的分散體系。氧化鐵的添加不僅提升了高嶺土的性能，還增強(qiáng)了陶瓷材料的硬度和耐磨性；椰油酰胺丙基甜菜堿作為表面活性劑，促進(jìn)了各組分的均勻混合，進(jìn)一步提升了陶瓷材料的整體性能。
16、氧化鐵本身具備出色的耐磨性，其引入顯著提升了石英砂陶瓷材料的耐磨性能，氧化鐵改性高嶺土在陶瓷材料中的均勻分布有助于減少磨損點(diǎn)，延長(zhǎng)材料的使用壽命；此外，氧化鐵與高嶺土之間可以形成化學(xué)結(jié)合，產(chǎn)生穩(wěn)定的化學(xué)鍵；這種結(jié)合進(jìn)一步增強(qiáng)了高嶺土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使其在高溫環(huán)境下不易分解或發(fā)生相變。氧化鐵顆粒在高嶺土表面或?qū)娱g的分布形成了一層熱屏障，減緩了熱量向高嶺土內(nèi)部的傳遞速度。這有助于降低高嶺土在高溫下的熱應(yīng)力，從而減少結(jié)構(gòu)破壞的可能性。
17、本專利技術(shù)中所使用的添加劑包括粘結(jié)劑、可塑劑、潤滑劑和分散劑，其中粘結(jié)劑聚乙烯醇可以增強(qiáng)陶瓷材料的內(nèi)聚力，使其更加堅(jiān)固；可塑劑乳化石蠟可以改善陶瓷材料的可塑性，使其易于成型；潤滑劑油酸可以減少陶瓷材料在壓制過程中的摩擦阻力，提高壓制效率；分散劑如十二烷基苯磺酸鈉和聚乙烯酸酯則可以確保各種原料在混合過程中均勻分散，避免團(tuán)聚現(xiàn)象的發(fā)生。
18、本專利技術(shù)中選擇十二烷基苯磺酸鈉和聚乙烯酸酯復(fù)配作為分散劑，其中十二烷基苯磺酸鈉在石英砂陶瓷材料的制備過程中，能夠吸附在石英砂顆粒表面，形成一層潤濕膜，這層膜能夠阻止顆粒之間的團(tuán)聚，使石英砂顆粒在水中均勻分散，從而提高材料的均勻性和致密性。且十二烷基苯磺酸鈉的分子結(jié)構(gòu)使其能夠與陶瓷材料中的無機(jī)成分形成化學(xué)鍵合或物理吸附，這種結(jié)合能夠增強(qiáng)石英砂顆粒與陶瓷基體之間的界面結(jié)合力，從而提高材料的力學(xué)性能。而聚乙烯酸酯的加入能夠增加材料的韌性，使其在受到外力作用時(shí)能夠更好地吸收和分散能量，從而減少材料表面的磨損和剝落，提高耐磨性能。在此基礎(chǔ)上，十二烷基苯磺酸鈉和聚乙烯酸酯的復(fù)配能夠產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，各自發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，相互補(bǔ)充，這種復(fù)配分散劑能夠更有效地降低石英砂顆粒之間的團(tuán)聚現(xiàn)象，提高材料的均勻性和致密性。
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1.一種耐磨石英砂陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，步驟包括：將石英砂經(jīng)過預(yù)處理后，與氧化鐵改性高嶺土、碳酸鋇、二硼化鈦、氮化鋁、氧化鋁和二氧化鈦混合，得到基料；加入相對(duì)于基料重量份3-7％的添加劑，攪拌分散后得到混合粉體；將混合粉體裝入模具后壓制得到陶瓷坯體，燒結(jié)后自然冷卻至室溫即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐磨石英砂陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，石英砂的預(yù)處理的步驟包括：將石英砂浸漬在質(zhì)量濃度為20-30％的HCl水溶液中24-26h，去離子水沖洗至中性，60-80℃條件下烘干研磨，最后過100-200目篩即得。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐磨石英砂陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，所述氧化鐵改性高嶺土的制備方法包括：將粒徑為70-80μm的高嶺土在800-840℃條件下煅燒2-3h，冷卻至室溫后，與椰油酰胺丙基甜菜堿、乙醇進(jìn)行混合，在溫度為60-80℃，攪拌速度為140-160rpm的條件下加入氧化鐵，繼續(xù)攪拌120-140min后，于100-110℃烘干至恒重、研磨后即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種耐磨石英砂陶瓷材料的制備工藝
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐磨石英砂陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，所述基料包括以下重量份材料：預(yù)處理后的石英砂8-12份、氧化鐵改性高嶺土10-12份、碳酸鋇4-6份、二硼化鈦2-4份、氮化鋁3-5份、氧化鋁4-6份、二氧化鈦6-10份。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種耐磨石英砂陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，所述添加劑包括重量份比值為(20-50)：(5-10)：(1-5)：(6-30)的粘結(jié)劑、可塑劑、潤滑劑和分散劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種耐磨石英砂陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，所述粘結(jié)劑為聚乙烯醇，所述可塑劑為乳化石蠟，所述潤滑劑為油酸。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種耐磨石英砂陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，所述分散劑包括重量份比值為1:5的十二烷基苯磺酸鈉和聚乙烯酸酯。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐磨石英砂陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，所述壓制時(shí)的壓強(qiáng)為60-80MPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐磨石英砂陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，所述燒結(jié)的步驟包括：在200-300℃條件下燒制4-6h，以3-5℃/min的升溫速率升溫到700-800℃，保溫?zé)?-4h，再以3-5℃/min的升溫速率升溫到1100-1200℃，保溫?zé)?-4h。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種耐磨石英砂陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，步驟包括：將石英砂經(jīng)過預(yù)處理后，與氧化鐵改性高嶺土、碳酸鋇、二硼化鈦、氮化鋁、氧化鋁和二氧化鈦混合，得到基料；加入相對(duì)于基料重量份3-7％的添加劑，攪拌分散后得到混合粉體；將混合粉體裝入模具后壓制得到陶瓷坯體，燒結(jié)后自然冷卻至室溫即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐磨石英砂陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，石英砂的預(yù)處理的步驟包括：將石英砂浸漬在質(zhì)量濃度為20-30％的hcl水溶液中24-26h，去離子水沖洗至中性，60-80℃條件下烘干研磨，最后過100-200目篩即得。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐磨石英砂陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，所述氧化鐵改性高嶺土的制備方法包括：將粒徑為70-80μm的高嶺土在800-840℃條件下煅燒2-3h，冷卻至室溫后，與椰油酰胺丙基甜菜堿、乙醇進(jìn)行混合，在溫度為60-80℃，攪拌速度為140-160rpm的條件下加入氧化鐵，繼續(xù)攪拌120-140min后，于100-110℃烘干至恒重、研磨后即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種耐磨石英砂陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，所述高嶺土、椰油酰胺丙基甜菜堿、乙醇和氧化鐵的重量份比值為(1-2)：(0.2-0.3)：(2-3)：(0.5-1)。
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：葉桂明，賴才興，張樹清，朱財(cái)輝，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：云浮市云安區(qū)頌鑫建筑陶瓷原料有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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