專利名稱：高溫急變陶瓷材料及制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫急變陶瓷材料及制品，屬高溫陶瓷材料制作方法類，尤其是指適用于精密澆鑄行業(yè)用的模具。
背景技術(shù)：
隨著我國宇航、航空及原子能及其它新型能源的深入開發(fā)使用，不僅對高溫、高強材料的需求越來越廣泛，而且對其耐高溫、高強度性能要求也越來越苛刻。幾十年以來，人們?yōu)檫_到上述使用目的，已經(jīng)從耐800-1100℃的金屬基高溫合金材料的研發(fā)使用，推進到以陶瓷為基礎(chǔ)材料的耐高溫、高強材料領(lǐng)域。目前，市場上具有耐高溫、搞熱震性能、抗金屬熔蝕性的無機陶瓷材料種類不少，可供用戶選擇的材料中常見的有莫來石、莫來石——堇青石，剛玉、碳化硅等材料，這些材料雖有它優(yōu)良性能的一面，但還是難以滿足特種鑄造行業(yè)——航空零部件鑄造行業(yè)的苛刻要求。因為這種行業(yè)中不僅需要能耐1650℃以上高溫，而且還要求具有很強抗熱震性、抗金屬熔融體熔蝕性和抗金屬熔體沖刷性的陶瓷新材料。很顯然，目前我國國內(nèi)傳統(tǒng)陶瓷業(yè)是無法做到的因此，為我國一些特殊工業(yè)行業(yè)尋求一種高溫急變材料，無疑是發(fā)明的主要目的和歸宿。
技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種高溫急變陶瓷材料的制作方法及其制品，希望它既能耐1650℃以上高溫使用環(huán)境，能耐高溫急變，而且還有良好的抗熱震性和抗熔蝕性及抗熱液沖刷性。
具體實施例方式
本發(fā)明提出的這種高溫急變陶瓷材料及制品，它是對目前公知的莫來石、堇青石陶瓷材料的一種創(chuàng)造性改進。
這種以莫來石——堇青石為基礎(chǔ)的陶瓷材料，添加工業(yè)用三氧化二鋁、氧化鋯、高嶺土、燒滑石和膨潤土配制而成，并且要求所采用的莫來石、堇青石、氧化浩粉料、高嶺土、燒滑石膨潤土等各組分的化學(xué)成份應(yīng)符合下表所列的指標要求。

根據(jù)上述配料要求搭配的這種高溫急變陶瓷材料，其二大發(fā)明要點是在以莫來石——堇青石——剛玉質(zhì)材料的主配料中摻入了5-10％重量份的超細ZrO2粉料作為添加劑；第三大要點是將旋壓成型干燥后的壞體放入含水量為42％-54％的CaO——ZrO2，也可以用MgO——ZrO2，Y2O3——ZrO2或GeO2——ZrO2來調(diào)配，但是要求配制浸滲漿料中的ZrO2的含量應(yīng)在94％以上。
由于采用上述配比及制作工藝，尤其是在以莫來石——堇青石——剛玉材質(zhì)基體的組合材料中添加ZrO2，因而使基體材料成為陶瓷構(gòu)件后，該構(gòu)件的熱性能得到進一步改善，同時有助于基體與滲鋯成接觸面形成中間過度層，避免了因材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)不同，使成型材料受熱時發(fā)生炸裂。
另外，在本發(fā)明中采用含水量42％～52％的CaO——ZrO2漿料對新材料構(gòu)件的表面進行浸滲，這種浸滲層具有優(yōu)良的耐高溫、抗金屬熔體的熔蝕性，因為這種CaO——ZrO2漿料(當然也可以采用MgO，Y2O3、GeO2與ZrO2配制漿料)可有效抑制Zr、O元素活度，大大減弱了向金屬熔體接觸面擴散的能力；尤其是本發(fā)明中提出浸滲層的厚度控制在100微米～150微米，因而使使用該材料和與之相配的器件制作方法獲得的高溫急變陶瓷材料器件具有優(yōu)良的抗金屬熔體的耐沖刷性和適宜的抗熱震性。這種CaO-ZrO2浸滲漿料中，其CaO含量應(yīng)不低于5.1％，ZrO2含量不低于94.5％。
這種高溫急變陶瓷材料構(gòu)件，其制作工藝流程與傳統(tǒng)陶瓷器件的相似，其燒成后的產(chǎn)品各項技術(shù)指標如下體積密度2.348/cm3熱膨脹系數(shù)3.0×10-6/℃荷重軟化溫度1700℃熱穩(wěn)定性1300℃-20℃水冷6次不裂經(jīng)有關(guān)廠家使用表明，材料耐高溫性能超過1700℃；在4秒鐘內(nèi)能經(jīng)受200Kg1700℃金屬熔體沖擊而不炸裂，表明其有優(yōu)良抗熱震性能；與金屬熔體的接觸面反應(yīng)厚度僅為30～55微米，表明其具良好抗金屬熔體的熔蝕性，有害雜質(zhì)Pb、Fe、Ag、Bi、均在有限范圍內(nèi)，不會影響鑄件內(nèi)在質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種以莫來石——堇青石——剛玉質(zhì)材料為基材的高溫急變陶瓷材料，其特征在A、所述的基體材料中摻入5-10％重量份的氧化鋯超細粉作為基體的改性添加劑B、所述的基材是以莫來石——堇青石為基礎(chǔ)經(jīng)添加工業(yè)用三氧化二鋁、氧化鋯、高嶺土、燒滑石和膨潤土配制而成，并且要求所采用的莫來石中的AL2O3含量在74％以上，SiO2含量在23.5％以上，所采用的堇青石中的AL2O3含量在34％以上，SiO2含量在49％以上，CaO含量在14.6％以上；所采用的工業(yè)用三氧化二鋁中AL2O3的含量在99.9％以上，且其細度在30微米以下，所采用的氧化鋯中ZrO2的含量在99.6％以上；所采用的高嶺土其中AL2O3的含量在35％以上，SiO2含量在43％以上；所用燒滑石中SiO2含量在58％以上，MgO含量在30％以上，所用膨潤土中AL2O3含量在21％以上，SiO2含量47.9％以上。
2.如權(quán)利要求1所述的高溫急變陶瓷材料構(gòu)件，其特征在于應(yīng)將該構(gòu)件置于含水量為42％～54％的CaO——ZrO2漿料中對構(gòu)件表面進行浸滲處理。
3.如權(quán)利要求1所述的高溫急變陶瓷材料構(gòu)件，其特征在于所述漿料浸滲層的厚度在100-150微米為宜。
4.如權(quán)利要求1所述的高溫急變陶瓷材料構(gòu)件，其特征在于所述浸滲用漿料中的CaO由MgO、Y2O3或GeO2來替代。
5.如權(quán)利要求1所述的高溫急變陶瓷材料構(gòu)件，其特征在于所用上述材料制作的構(gòu)件在1400～1600℃高溫下燒制而成。
全文摘要
一種以莫來石－堇青石－剛玉為基體的高溫急變陶瓷材料其特征在于所述的基體材料中摻入了5～10％重量份的氧化鋯超細粉作為基體的改性添加劑；所用的基體材料由三氧化二鋁、高嶺土、燒滑石和膨潤土配制而成，且所用莫來石其Al
文檔編號C04B41/87GK1482096SQ0312462
公開日2004年3月17日 申請日期2003年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月4日
發(fā)明者高建文, 黃海云, 廖志堅 申請人:湖南泰鑫瓷業(yè)有限公司