本發(fā)明涉及精細陶瓷材料技術(shù)領域，尤其是指一種造紙脫水面板用耐磨氮化硅材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

造紙機網(wǎng)布下方設置真空吸水箱，吸水箱上方設有脫水面板，網(wǎng)布從脫水面板上方滑過，脫水面板與之接觸的面的平整度、耐磨程度，關(guān)系到脫水面板的使用壽命，直接影響到紙張的質(zhì)量和企業(yè)的經(jīng)濟效益。目前使用的氧化鋁、氧化鋯脫水面板無法滿足高速紙機對對脫水面板的耐磨要求，而耐磨氮化硅材料雖然能在一定程度上解決這一問題，但是以現(xiàn)有的技術(shù)手段始終存在脫水面板硬度不夠、耐磨性不佳的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種造紙脫水面板用耐磨氮化硅材料及其制備方法，其主要目的在于克服現(xiàn)有脫水面板硬度不夠、耐磨性不佳的缺陷。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種造紙脫水面板用耐磨氮化硅材料，包括氮化硅主料和總燒結(jié)助劑，并且該總燒結(jié)助劑所占的重量百分比低于總量的15%，所述耐磨氮化硅材料由以下材料按重量百分比制備而成：

si3n4：85～94wt%；

y2o3：1～6wt%；

al2o3：2～8wt%；

co：0.1～1wt%；

wc：0.5～4wt%。

進一步的，所述耐磨氮化硅材料由以下材料按重量百分比制備而成：

si3n4：91wt%；

y2o3：1.5wt%；

al2o3：5.5wt%；

co：0.3wt%；

wc：1.7wt%。

一種造紙脫水面板用耐磨氮化硅材料的制備方法，包括以下步驟：

1)細化：按重量百分比取出各組分，混合放入臥式球磨機或砂磨機中，并且使用氮化硅球作為磨介，使用無水乙醇或去離子水作為細化介質(zhì)；將混合后的粉體細化到0.2～0.7um；

2)成型：將步驟1制得的粉體采用干壓、等靜壓、注射中的一種或者幾種混合的方式成型；

3)排膠：成型后的素坯進行排膠處理，排膠溫度低于1300度，流動氮氣保護；

4)燒結(jié)：采用氣壓燒結(jié)方式，燒結(jié)溫度為1700～1900℃，保溫時間為1～8h,n2氣壓力在1～10mpa。

和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果在于:

本發(fā)明通過添加wc、co，使得制得的材料致密度達到99.7%，維氏硬度達到1700hv，相較于常規(guī)配方硬度提高了20%；而在耐磨性能方面比傳統(tǒng)材料提高了4倍，比常規(guī)配方氮化硅材料耐磨性能則提高了30%，能充分滿足造紙脫水面板陶瓷材料的性能要求。

附圖說明

圖1為本耐磨氮化硅材料在砂磨機中細化72小時后，取樣，掃描電鏡結(jié)果示意圖。

圖2為本耐磨氮化硅材料在滾磨中細化72小時，得到的sem示意圖。

圖3為本耐磨氮化硅材料通過激光粒度儀檢測的結(jié)果報告單。

具體實施方式

下面參照附圖說明本發(fā)明的具體實施方式。

一種造紙脫水面板用耐磨氮化硅材料，包括氮化硅主料和總燒結(jié)助劑，并且該總燒結(jié)助劑所占的重量百分比低于總量的15%，所述耐磨氮化硅材料由以下材料按重量百分比制備而成：si3n4：85～94wt%；y2o3：1～6wt%；al2o3：2～8wt%；co：0.1～1wt%；wc：0.5～4wt%。其中，較佳配比為：si3n4：91wt%；y2o3：1.5wt%；al2o3：5.5wt%；co：0.3wt%；wc：1.7wt%。

碳化鎢是一種由鎢和碳組成的化合物。為黑色六方晶體，有金屬光澤，硬度與金剛石相近，為電、熱的良好導體。碳化鎢不溶于水、鹽酸和硫酸，易溶于硝酸－氫氟酸的混合酸中。純的碳化鎢易碎，若摻入少量鈷，就能減少脆性。碳化鎢的化學性質(zhì)穩(wěn)定，碳化鎢粉應用于硬質(zhì)合金生產(chǎn)材料。

陶瓷基材料增韌目前常采用纖維增韌，晶須增韌，相變增韌和顆粒增韌。用顆粒作為增韌劑，其原料的均勻分散及燒結(jié)致密化都比短纖維及晶須復合材料簡便易行。因此,盡管顆粒的增效果不如晶須與纖維,但如顆粒種類、粒徑、含量及基體材料選擇得當,仍有一定的韌化效果,同時會帶來高溫強度、高溫蠕變性能的改善。從增韌機理上分,顆粒增韌分為非相變第二相顆粒增韌、延性顆粒增韌、納米顆粒增韌。

非相變第二相顆粒增韌主要是通過添加顆粒使基體和顆粒間產(chǎn)生彈性模量和熱膨脹失配來達到強化和增韌的目的,此外,基體和第二相顆粒的界面在很大程度上決定了增韌機制和強化效果。本配方中添加碳化鎢屬于非相變第二相顆粒增韌，同時引入鈷，作為碳化鎢的燒結(jié)助劑，改善晶界。

本發(fā)明通過添加wc、co，使得制得的材料致密度達到99.7%，維氏硬度達到1700hv，相較于常規(guī)配方硬度提高了20%；而在耐磨性能方面比傳統(tǒng)材料提高了4倍，比常規(guī)配方氮化硅材料耐磨性能則提高了30%，能充分滿足造紙脫水面板陶瓷材料的性能要求。

一種造紙脫水面板用耐磨氮化硅材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：

細化：按重量百分比取出各組分，混合放入臥式球磨機或砂磨機中，并且使用氮化硅球作為磨介，使用無水乙醇或去離子水作為細化介質(zhì)；將混合后的粉體細化到0.2～0.7um。

步驟二：

成型：將步驟1制得的粉體采用干壓、等靜壓、注射中的一種或者幾種混合的方式成型。

步驟三：

排膠：成型后的素坯進行排膠處理，排膠溫度低于1300度，流動氮氣保護。

步驟四：

燒結(jié)：采用氣壓燒結(jié)方式，燒結(jié)溫度為1700～1900℃，保溫時間為1～8h,n2氣壓力在1～10mpa。

參照圖1、圖2。采用本制備方法制得的耐磨氮化硅材料在砂磨機中細化72小時后，取樣，掃描電鏡結(jié)果如圖1所示；在滾磨中細化72小時，得到的sem如圖2所示。

參照圖3。采用本制備方法制得的耐磨氮化硅材料通過激光粒度儀檢測結(jié)果如圖3所示。其中，密度采用阿基米德排水法測得，與該配方的理論密度進行比較，進而測算出材料的致密化程度。維式硬度(hv10)是以10kg的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用載荷值除以材料壓痕凹坑的表面積，所得到的值。耐磨性根據(jù)安裝在紙機實際使用周期測得。

實施例一

一種造紙脫水面板用耐磨氮化硅材料，由以下材料按重量百分比制備而成：si3n4：86wt%；y2o3：3.5wt%；al2o3：7.5wt%；co：0.5wt%；wc：2.5wt%。

本實施例在制備時使用無水乙醇混料均勻后使用砂磨機細化72h,直接烘干造粒，干壓再等靜壓成型，在1780℃、9mpa氮氣氛圍下燒結(jié)4h，得到材料密度達到3.27g/cm3，維氏硬度達到1700hv。

實施例二

一種造紙脫水面板用耐磨氮化硅材料，由以下材料按重量百分比制備而成：si3n4：91wt%；y2o3：1.5wt%；al2o3：5.5wt%；co：0.3wt%；wc：1.7wt%。

本實施例在制備時使用無水乙醇混料均勻后使用砂磨機細化72h,直接烘干造粒，干壓再等靜壓成型，在1800℃、9mpa氮氣氛圍下燒結(jié)4h，得到材料密度達到3.26g/cm3，維氏硬度達到1700hv。

實施例三

一種造紙脫水面板用耐磨氮化硅材料，由以下材料按重量百分比制備而成：si3n4：93wt%；y2o3：1.5wt%；al2o3：3.5wt%；co：0.2wt%；wc：1.8wt%。

本實施例在制備時使用無水乙醇混料均勻后使用砂磨機細化72h,直接烘干造粒，干壓再等靜壓成型，在1820℃、9mpa氮氣氛圍下燒結(jié)5h，得到材料密度達到3.26g/cm3，維氏硬度達到1700hv。

上述僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的設計構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對本發(fā)明進行非實質(zhì)性的改動，均應屬于侵犯本發(fā)明保護范圍的行為。