專利名稱：陶瓷材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種陶瓷材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
陶瓷材料是用天然或合成化合物經(jīng)過成形和高溫?zé)Y(jié)制成的一類無機(jī)非金屬材料，利用陶瓷對聲、光、電、磁、熱等物理性能所具有的特殊功能而制造的陶瓷材料稱為功能陶瓷。功能陶瓷種類繁多，用途各異。其中，氧化鋁陶瓷由于具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能，如高硬度、高熔點、耐磨性好等，成為深受歡迎的陶瓷材料之一，廣泛地應(yīng)用于切削工具、耐磨零件、高溫部件等。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的氧化鋁陶瓷的摩擦系數(shù)較高，工程應(yīng)用中產(chǎn)生的能力損失較大，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量，同時限制了氧化鋁陶瓷材料的進(jìn)ー步應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了降低氧化鋁陶瓷的摩擦系數(shù)，增大氧化鋁陶瓷的應(yīng)用范圍，本發(fā)明實施例提供了一種陶瓷材料及其制備方法。所述技術(shù)方案如下一方面，本發(fā)明實施例提供了一種陶瓷材料，所述陶瓷材料的配方由以下重量百分含量的原料組成氧化鋁粉末89. 2-93. 6% ;氧化鋯粉末6-10%;氧化釔粉末0. 4-0. 8 %。優(yōu)選地，所述陶瓷材料的配方包括以下重量百分含量的原料氧化鋁粉末92. 4-92. 6% ;氧化鋯粉末VA ;氧化釔粉末0. 4-0. 6%。優(yōu)選地，所述氧化鋁粉末的平均粒徑為0. 20-0. 26 u m、純度為99. 8%。另ー方面，本發(fā)明實施例還提供了一種陶瓷材料的制備方法，所述方法包括將氧化鋁粉末、氧化鋯粉末和氧化釔粉末，混料、研磨和造粒，制成陶瓷粉料；將所述陶瓷粉料經(jīng)過成型エ藝制成坯體；將所述坯體燒結(jié)，得到陶瓷材料。具體地，所述將氧化鋁粉末、氧化鋯粉末和氧化釔粉末，混料、研磨和造粒，制成陶瓷粉料，具體包括將氧化鋁粉末、氧化鋯粉末、氧化釔粉末和粘結(jié)劑溶液放入球磨罐中，球磨12個小時；將球磨后的溶液真空干燥形成塊體，并將所述塊體碾成粉末；在所述粉末上噴水，使得粉末形成粉粒，并用篩子過篩。具體地，水的加入量為使得80%的粉末形成粉粒，并且加入水后的粉末中不見水
的流動。優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑溶液為濃度為7%的聚こ烯醇溶液，且加入的粘結(jié)劑溶液的質(zhì)量為所述陶瓷材料的原料的16. 6% -20%。由于聚こ烯醇能溶于熱水，與水的極性分子間存在很強(qiáng)的吸引力，同時具有很好的稠粘性和流動性，所以選用聚こ烯醇溶液作為粘結(jié)劑， 可使陶瓷粉末具有好的可塑性。具體地，所述聚こ烯醇溶液可以通過以下方法配備將聚こ烯醇粉末與水按比例配好，放入恒溫水浴鍋中加熱，加熱溫度為100°C，保溫8個小時。優(yōu)選地，所述篩子為100目和220目的篩子。通過兩次過篩去除沒有形成粉粒的粉料，保持了造型強(qiáng)度。具體地，將所述陶瓷粉料經(jīng)過成型エ藝制成坯體，具體包括對所述陶瓷粉料進(jìn)行模壓成型和冷等靜壓成型，得到坯體，其中，所述模壓成型的壓カ為20MPa，所述冷等靜壓成型的壓カ為200MPa，保壓10分鐘。將陶瓷粉料先進(jìn)行模壓成型，在經(jīng)過一段時間的冷等靜壓，消除陶瓷粉料內(nèi)部的密度和應(yīng)カ分布不均，得到均勻致密的陶瓷粉料。具體地，所述將所述坯體燒結(jié)，得到陶瓷材料，具體包括將所述坯體在常壓1600°C的條件下燒結(jié)，并保溫2個小吋。此步驟采用了條件要求最低的燒結(jié)方式，簡化了生產(chǎn)エ藝。本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是通過在陶瓷材料中添加氧化釔，提高了陶瓷材料的力學(xué)性能，使得陶瓷材料的空隙度小，且在應(yīng)力交變循環(huán)中，獲得較高的疲勞極限，同時由于氧化鋯的加入，強(qiáng)韌化了氧化鋁陶瓷材料，使得陶瓷材料的斷裂方式表現(xiàn)為穿晶斷裂，沒有晶粒被拔出，從而減少了磨粒磨損，進(jìn)而得到了耐磨性高、韌性高、摩擦較小的陶瓷材料，増加了陶瓷材料在工程中的應(yīng)用范圍。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面對本發(fā)明實施方式作進(jìn)ー步地詳細(xì)描述。實施例I按照下列配方稱取原料(千克)氧化鋁粉末93. 6、氧化鋯粉末6、氧化釔粉末0. 4。制備方法(I)將氧化鋁粉末、氧化鋯粉末、氧化釔粉末按照上述配方，準(zhǔn)確稱量后備用。其中，氧化鋁粉末的平均粒徑為0. 26iim、純度為99. 8 %。并配置粘結(jié)劑溶液，該粘結(jié)劑溶液選用濃度為7%的聚こ烯醇溶液。其中，配置聚こ烯醇溶液可以采用以下方法將聚こ烯醇粉末與水按比例配好，放入恒溫水浴鍋中加熱，加熱溫度為100°C，保溫時間為8個小時。(2)將稱量好的粉末以及粘結(jié)劑溶液置于球磨罐中，球磨12個小時，得到混合均勻的溶液；其中，加入的粘結(jié)劑溶液的質(zhì)量為20。(3)將步驟(2)中得到的溶液放入中空干燥箱中干燥，形成塊體，將塊體放入碾體中碾成粉末。(4)將步驟⑶中得到的粉末鋪開，并向粉末上灑水，使得粉末形成粉粒，并經(jīng)過100目和220目的篩子過篩，去除未形成粉粒的粉末，得到陶瓷粉料，其中，水的加入量為使得80%的粉末形成粉粒，并且加入水后的粉末中不見水的流動。(5)將步驟⑷中得到的陶瓷粉料先進(jìn)行壓カ為20MPa的模壓成型為坯體，再將坯體經(jīng)過壓カ為200MPa的冷等靜壓，保壓10分鐘，以消除坯體內(nèi)部的致密和應(yīng)力分布不均， 得到均勻致密的陶瓷坯體。(6)將步驟(5)中得到的陶瓷坯體采用條件要求最低的燒結(jié)方式燒結(jié)常壓 1600°C燒結(jié)，保溫2個小時。實施例2按照下列配方稱取原料(千克)氧化鋁粉末89. 2、氧化鋯粉末10、氧化釔粉末0. 8。制備方法如實施例I。實施例3按照下列配方稱取原料(千克)氧化鋁粉末92. 4、氧化鋯粉末7、氧化釔粉末0. 6。制備方法如實施例I。實施例4按照下列配方稱取原料(千克)氧化鋁粉末91. 4、氧化鋯粉末8、氧化釔粉末0. 6。制備方法如實施例I。產(chǎn)品實驗本發(fā)明實施例對現(xiàn)有的氧化鋁陶瓷和本發(fā)明提供的陶瓷的性能進(jìn)行測試，具體檢測內(nèi)容如下I、測試內(nèi)容摩擦系數(shù)、斷裂韌性、抗彎強(qiáng)度、燒結(jié)條件。2、測試結(jié)果如下表
摩擦系數(shù)斷裂韌性抗彎強(qiáng)度燒結(jié)條件現(xiàn)有技術(shù)y=0. 3474. 3Mpa m1/2297MPa真空熱壓本發(fā)明y=0. 1367. 05Mpa m1/2576. 5MPa常壓需要說明的是，上表中的各項性能數(shù)值為多次測試的平均值。從上表可知本發(fā)明提供的陶瓷材料的摩擦系數(shù)小于現(xiàn)有技術(shù)的陶瓷材料，斷裂韌性、抗彎強(qiáng)度都顯著高于現(xiàn)有技術(shù)的陶瓷材料。此外，從上表中，可以看出本發(fā)明的陶瓷材料可以采用最低的燒結(jié)條件，降低了制備エ藝的復(fù)雜度。本發(fā)明陶瓷材料配方制成的陶瓷材料具有低摩擦、高耐磨的特性，能夠廣泛地應(yīng)用于工程中。以上所述的實施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實施方式
的ー種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的包含范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷材料，其特征在于，所述陶瓷材料的配方由以下重量百分含量的原料制成氧化鋁粉末89. 2-93. 6% ；氧化鋯粉末6-10% ;氧化釔粉末0. 4-0. 8%。
2.如權(quán)利要求I所述的材料，其特征在于，所述陶瓷材料的配方包括以下重量百分含量的原料氧化鋁粉末92. 4-92. 6% ;氧化鋯粉末7% ;氧化釔粉末0. 4-0. 6%。
3.如權(quán)利要求I所述的材料，其特征在于，所述氧化鋁粉末的平均粒徑為0.2-0. 26 u m、純度為 99. 8% 0
4.一種權(quán)利要求1-3任一項所述的陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括 將氧化鋁粉末、氧化鋯粉末和氧化釔粉末，混料、研磨和造粒，制成陶瓷粉料；將所述陶瓷粉料經(jīng)過成型エ藝制成坯體；將所述坯體燒結(jié)，得到陶瓷材料。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述將氧化鋁粉末、氧化鋯粉末和氧化釔粉末，混料、研磨和造粒，制成陶瓷粉料，具體包括將氧化鋁粉末、氧化鋯粉末、氧化釔粉末和粘結(jié)劑溶液放入球磨罐中，球磨12個小時； 將球磨后的溶液真空干燥形成塊體，并將所述塊體碾成粉末；在所述粉末上噴水，使得粉末形成粉粒，并用篩子過篩。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑溶液為濃度為7%的聚こ烯醇溶液，且加入的粘結(jié)劑溶液的質(zhì)量為所述陶瓷材料的原料的16. 6% -20%。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述篩子為100目和220目的篩子。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在干，所述將所述陶瓷粉料經(jīng)過成型エ藝制成坯體，具體包括對所述陶瓷粉料進(jìn)行模壓成型和冷等靜壓成型，得到坯體，其中，所述模壓成型的壓カ 為20MPa，所述冷等靜壓成型的壓カ為200MPa，保壓10分鐘。
9.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在干，所述將所述坯體燒結(jié)，得到陶瓷材料，具體包括將所述坯體在常壓1600°C的條件下燒結(jié)，并保溫2個小吋。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種陶瓷材料及其制備方法，屬于陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域。所述陶瓷材料的配方由以下重量百分含量的原料制成氧化鋁粉末89.2-93.6％；氧化鋯粉末6-10％；氧化釔粉末0.4-0.8％。本發(fā)明通過在陶瓷材料中添加氧化釔，提高了陶瓷材料的力學(xué)性能，使得陶瓷材料的空隙度小，且在應(yīng)力交變循環(huán)中，獲得較高的疲勞極限，同時由于氧化鋯的加入，強(qiáng)韌化了氧化鋁陶瓷材料，使得陶瓷材料的斷裂方式表現(xiàn)為穿晶斷裂，沒有晶粒被拔出，從而減少了磨粒磨損，進(jìn)而得到了耐磨性高、韌性高、摩擦較小的陶瓷材料，增加了陶瓷材料在工程中的應(yīng)用范圍。
文檔編號C04B35/10GK102603272SQ20121006080
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者萬宇杰, 江明, 王漢林, 童幸生, 袁耀華, 郎靜 申請人:江漢大學(xué)