一種用于3D打印的Al₂O₃?ZrO₂原料及生產(chǎn)高抗熱震、特異形制品的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用Al2O3?ZrO2陶瓷原料粉采用3D打印生產(chǎn)高抗侵蝕、高抗熱震、特異形耐火材料的制品及其生產(chǎn)工藝。按比例混合α?Al2O3粉、ZrO2粉、β?Si3N4粉、Si粉、CeO2粉、MgAl2O4粉、聚羧酸粉，加水濕磨至d90為1～2μm，烘干得到混合粉，再將混合粉和丙烯酸酯按比例強(qiáng)力混碾，得到用于3D打印的陶瓷原料粉。用3D打印機(jī)打印成所需的特異形耐火材料制品，成型溫度130～190℃，壓力2～8MPa，經(jīng)紫外線固化和燒結(jié)后制成。本發(fā)明生產(chǎn)工藝優(yōu)勢為無需等靜壓成形和后加工，使用優(yōu)勢為適用于潔凈鋼生產(chǎn)，對超潔凈超低碳鋼無污染，適用于連鑄功能耐火材料、超潔凈超低碳鋼等領(lǐng)域的功能件等。
【專利說明】
_種用于3D打印的Al203-Zr02原料及生產(chǎn)高抗熱震、特異形制 品的工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種利用Al203-Zr02陶瓷原料粉采用3D打印生產(chǎn)高抗侵蝕、高抗熱震、 特異形耐火材料的制品及其生產(chǎn)工藝，屬無機(jī)非金屬材料的耐火材料技術(shù)領(lǐng)域。該工藝優(yōu) 勢為耐火材料制品具有高抗侵蝕和高抗熱震性能，特別適用于特異形耐火材料制品，無需 等靜壓成形和后加工，對超潔凈超低碳鋼無污染，適用于連鑄功能耐火材料、超潔凈超低碳 鋼等領(lǐng)域的功能件等。
【背景技術(shù)】
[0002] 薄板坯浸入式水口是連續(xù)鑄鋼設(shè)備中安裝在中間罐底部并插入結(jié)晶器鋼液面以 下的連鑄用耐火套管。薄板坯浸入式水口的形狀為扁平鴨嘴狀，水口壁厚度僅為lcm左右， 且不同位置上的管壁厚度不同，常伴有復(fù)合結(jié)構(gòu)，這種特異型制品成型很困難，一般采用等 靜壓成型工藝，生產(chǎn)成本高，且合格率很低。
[0003] 3D打印技術(shù)具有成形復(fù)雜形狀和保持精確尺寸的優(yōu)勢，采用3D打印技術(shù)開發(fā)無需 等靜壓成形的特異形連鑄用功能件成為首選的技術(shù)。通過人為的干涉，3D打印技術(shù)還可人 為調(diào)節(jié)耐火材料的氣孔率，提高耐火材料的抗熱震性，從而使不含碳、不污染超潔凈鋼的復(fù) 合材料可能成為連鑄用耐火材料功能件。本發(fā)明就是引入Zr0 2,采用丙烯酸酯作為粘結(jié)材 料打印Al203-Zr02陶瓷坯體，經(jīng)燒結(jié)獲得大量微裂紋和微氣孔，得到具有高抗侵蝕性、高抗 熱震性、特異形的連鑄用功能耐火材料制品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是研究一種利用Al2〇3-Zr02陶瓷原料粉采用3D打印生產(chǎn)高抗侵蝕、 高抗熱震、特異形耐火材料的制品及其生產(chǎn)工藝，是發(fā)揮3D打印成復(fù)雜形狀的優(yōu)勢，采用微 裂紋和微氣孔增韌機(jī)制提高不含碳的功能耐火材料抗熱震性，通過引入Zr0 2復(fù)合Al2〇3材 料，采用丙烯酸酯作為粘結(jié)材料打印Al20 3-Zr02陶瓷坯體，經(jīng)燒結(jié)獲得大量微裂紋和微氣 孔，得到具有尚抗侵蝕性、尚抗熱震性、特異形的功能耐火材料制品。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] (1)所述陶瓷原料粉按重量百分比配料:80-90wt%的α-Α?2〇3粉、5-12wt%的Zr〇2 粉、2~4wt% 的0-Si3N4 粉、1 ~2wt% 的 Si粉、0.5~1.5wt% 的Ce〇2 粉、0.5~2wt% 的 MgAl2〇4 粉、0.2~0.5wt %的聚羧酸。
[0007] (2)-種利用Al2〇3-Zr02陶瓷原料粉采用3D打印生產(chǎn)高抗侵蝕、高抗熱震、特異形 耐火材料的制品的生產(chǎn)工藝為:將所述原料粉按比例混合，加水濕磨至d90為1~2μπι，烘干， 得到混合粉，將混合粉和丙烯酸酯按20~25:1的比例強(qiáng)力混碾，將混碾后的粉料用3D打印 機(jī)打印成所需的特異形耐火材料制品坯體，成型溫度在130~190°C范圍內(nèi)，壓力在2~8MPa 的范圍內(nèi)，將坯體在紫外線箱內(nèi)固化1~2h后再在1600°C保溫5~8h燒成，得到所需的特異 形耐火材料制品。
[0008] 本發(fā)明的高抗侵蝕、高抗熱震的特異形功能耐火材料件，在ll〇〇°C XO.5h水急冷 的條件下，可循環(huán)15次以上，抗熱震性優(yōu)異。
[0009] 本發(fā)明基于普通的3D打印技術(shù)，能滿足各種特異形耐火材料制品的快速成形和精 確尺寸打印要求，一次成形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的部件，無需再加工。
[0010]本發(fā)明的Al2〇3-Zr02陶瓷原料粉和制品及其生產(chǎn)工藝可以滿足超潔凈鋼冶煉用功 能件，還可用于生產(chǎn)各種要求具有高抗侵蝕性、高抗熱震性、形狀特殊的耐火材料制品。其 打印速度快，成品率高、生產(chǎn)成本低，易推廣應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益前景十分廣闊。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 實(shí)施例一
[0012] (1)將80wt% 的α-Α1203粉、12wt% 的Zr02粉、3wt% 的0_Si3N4粉、2wt% 的Si粉、 1 wt % 的 Ce〇2粉、1.5wt % 的MgAhCU粉、0.5wt % 的聚羧酸。
[0013] (2)加水混合、濕磨至d9Q為1.5μπι，烘干，得到混合粉。
[0014] (3)將得到的混合粉和丙烯酸酯按20:1的比例強(qiáng)力混碾，得到用于3D打印的陶瓷 原料粉。
[0015] (4)將陶瓷原料粉用3D打印機(jī)打印，成型參數(shù)為：成型溫度在135±5°C范圍，壓力 在3 ±0.5MPa的范圍內(nèi)，成所需的特異形耐火材料制品。
[0016] (5)將特異形制品在紫外線箱內(nèi)固化lh。
[0017] (6)將固化后的特異形制品在1600°C保溫5h燒成，得到高抗侵蝕、高抗熱震、特異 形耐火材料制品。
[0018]本發(fā)明的高抗侵蝕、高抗熱震的特異形功能耐火材料件，在ll〇〇°C XO.5h水急冷 的條件下，經(jīng)過19次循環(huán)斷裂，抗熱震性能優(yōu)異。
[0019]實(shí)施例二
[0020] (1)將90wt % 的α-Α12〇3粉、5wt % 的Zr〇2粉、2wt % 的0-Si3N4粉、lwt % 的Si粉、 0 · 5wt % 的 Ce〇2粉、lwt % 的MgAhCU粉、0 · 5wt % 的聚羧酸。
[0021] (2)加水混合、濕磨至d9Q為2μπι，烘干，得到混合粉。
[0022] (3)將得到的混合粉和丙烯酸酯按25:1的比例強(qiáng)力混碾，得到用于3D打印的陶瓷 原料粉。
[0023] (4)將陶瓷原料粉用3D打印機(jī)打印，成型參數(shù)為：成型溫度在145±5°C范圍，壓力 在5 ±0.5MPa的范圍內(nèi)，成所需的特異形耐火材料制品。
[0024] (5)將特異形制品在紫外線箱內(nèi)固化1.5h。
[0025] (6)將固化后的特異形制品在1600°C保溫8h燒成，得到高抗侵蝕、高抗熱震、特異 形耐火材料制品。
[0026] 本發(fā)明的高抗侵蝕、高抗熱震的特異形功能耐火材料件，在1100°C XO . 5h水急冷 的條件下，經(jīng)15次循環(huán)斷裂，抗熱震性能優(yōu)異。
[0027] 實(shí)施例三
[0028] (1)將85wt% 的 α-Α1203粉、7wt% 的 Zr02粉、4wt% 的 0_Si3N4 粉、lwt% 的 Si 粉、lwt% 的 Ce02粉、1 · 8wt % 的MgAl2〇4粉、0 · 2wt % 的聚羧酸。
[0029] (2)加水混合、濕磨至d9Q為Ιμπι，烘干，得到混合粉。
[0030] (3)將得到的混合粉和丙烯酸酯按25:1的比例強(qiáng)力混碾，得到用于3D打印的陶瓷 原料粉。
[0031] (4)將陶瓷原料粉用3D打印機(jī)打印，成型參數(shù)為：成型溫度在180±5°C范圍，壓力 在7 ±0.5MPa的范圍內(nèi)，成所需的特異形耐火材料制品。
[0032] (5)將特異形制品在紫外線箱內(nèi)固化2h。
[0033] (6)將固化后的特異形制品在1600°C保溫5h燒成，得到高抗侵蝕、高抗熱震、特異 形耐火材料制品。
[0034]本發(fā)明的高抗侵蝕、高抗熱震的特異形功能耐火材料件，在1100°C X0.5h水急冷 的條件下，經(jīng)16次循環(huán)斷裂，抗熱震性能優(yōu)異。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于3D打印的Al2〇3-Zr〇2陶瓷原料粉及生產(chǎn)高抗侵蝕、高抗熱震、特異形耐火材 料的制品，其特征在于:所述陶瓷原料粉的重量百分比配方為： α-AI2O3 粉，80-90 wt〇/〇; Zr〇2 粉， 5-12wt〇/〇; p-Si3N4 粉， 2~4wt%; Si 粉， l~2wt〇/〇; Ce〇2 粉， 0·5~1·5 wt〇/〇; MgAl2〇4 粉，〇.5~2wt〇/〇; 聚簇酸粉， 0.2~0.5wt%。2. -種生產(chǎn)權(quán)利要求1所述制品的生產(chǎn)工藝，其特征在于:將所述原料粉按比例混合， 加水濕磨至d9〇為1~2μπι，烘干，得到混合粉，將混合粉和丙締酸醋按20~25:1的比例強(qiáng)力混 娠，將混娠后的粉料用3D打印機(jī)打印成所需的特異形耐火材料制品巧體，成型參數(shù)為:成型 溫度在130~190°C范圍內(nèi)，壓力在2~8MPa的范圍內(nèi)，將巧體在紫外線箱內(nèi)固化1~化后再 在1600°C保溫5~化燒成。
【文檔編號(hào)】B28B1/00GK106083074SQ201610388985
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月2日 公開號(hào)201610388985.9, CN 106083074 A, CN 106083074A, CN 201610388985, CN-A-106083074, CN106083074 A, CN106083074A, CN201610388985, CN201610388985.9
【發(fā)明人】陳松林, 袁林, 魏瀚, 王俊濤, 劉錫俊, 陳雪峰, 胡建輝, 胡建坤, 劉士范, 蔣正躍
【申請人】瑞泰科技股份有限公司, 宜興市耐火材料有限公司