用于生产自增韧氧化铝耐磨陶瓷的低成本氧化铝粉体材料制造技术

本发明专利技术公开了一种用于生产自增韧氧化铝耐磨陶瓷的低成本氧化铝粉体材料，首先将工业级γ－氧化铝和添加剂、油酸等一起入球磨机，干磨后获得D50＜3μm的细颗粒粉体，经1200℃~1400℃温度煅烧2~10小时，得到除去钠杂质的氧化铝粉体A备用；然后将工业级氢氧化铝和添加剂、油酸等入球磨机中，干磨获得D50＜3μm的细颗粒粉体，并在900℃~1200℃温度下煅烧2~10小时，得到除去钠杂质的氧化铝粉体B备用；将氧化铝粉体A和氧化铝粉体B按比例混合后，根据耐磨陶瓷的种类加入添加剂，经砂磨并喷雾造粒，即得到钠质量分数低于0.2%、中值粒径D50＜2μm、适合干压或等静压成型制备精细陶瓷的氧化铝粉体材料。本发明专利技术原料成本低，制备工艺简单，生产工艺控制简便，易于稳定且批量生产。

Low cost alumina powder material for producing self toughening alumina wear-resistant ceramic

The invention discloses a method for producing low cost alumina powders wear self toughening alumina ceramics, the first industrial grade gamma alumina and additives, oleic acid with the ball mill, dry mill to obtain fine granular powder D50 < 3 m, 1200 ~1400 degree centigrade temperature calcination 2~10 hours, get rid of alumina powder A spare sodium impurities; then the industrial grade aluminum hydroxide and oleic acid additives, ball mill, dry mill D50 < 3 m fine powder, and calcined at 900 DEG ~1200 DEG 2~10 hours, remove the oxide powder by B alternate sodium impurities; alumina powder A and B alumina powder mixed in proportion, according to the kinds of resistant ceramic additives, by sand milling and spray granulation, the sodium content was lower than 0.2%, median diameter of D50 is less than 2 m, suitable for dry pressed or isostatic pressing to obtain Alumina powder material for preparing fine ceramic. The invention has the advantages of low material cost, simple preparation process, simple control of production process, easy stability and batch production.

【技术实现步骤摘要】
用于生产自增韧氧化铝耐磨陶瓷的低成本氧化铝粉体材料
本专利技术涉及氧化铝耐磨陶瓷生产用原料，尤其是涉及一种用于生产自增韧氧化铝耐磨陶瓷的低成本氧化铝粉体材料。
技术介绍
目前国内氧化铝耐磨陶瓷生产用的原料主要为工业级的γ－氧化铝或氢氧化铝，其缺点主要是钠含量较高，直接成型烧结时，由于相变后存在蠕虫状孔洞而难以致密化，所以通常需要在制备块体陶瓷前，先将γ-氧化铝或氢氧化铝高温煅烧使之转变成α-氧化铝，煅烧过程中加入硼化物、氯化物或氟化物等矿化剂，与钠形成易挥发的低熔点化合物，去除氧化铝中的钠杂质。为了保证钠含量足够低，煅烧温度一般要大于1400℃，因此煅烧后的α-氧化铝原晶尺寸通常大于3μm，采用该原料经成型烧结后制备的陶瓷显微组织为等轴晶，并且晶粒尺寸大于5μm。这种显微结构的氧化铝耐磨陶瓷产品的抗弯强度、硬度和断裂韧性均较低。由于目前在耐磨领域，高速大载荷的研磨设备应用越来越广，传统的耐磨氧化铝陶瓷因磨耗大，易破碎已无法满足要求，因此需要提高氧化铝耐磨陶瓷的强度、硬度和韧性。提高氧化铝陶瓷性能一般有两种方法，一种是加入第二相，如公告号CN101508562B的中国专利技术专利就公开了一种增韧氧化铝结构陶瓷材料，其采用组成为氧化铝78～85wt％、钇稳定氧化锆13～20wt％、二氧化钛0.5～2wt％的原料，其中钇稳定氧化锆由97mol％的氧化锆和3mol％的氧化钇组成。该增韧氧化铝结构陶瓷材料以氧化铝为基体，并采用钇稳定氧化锆作为增韧剂，不仅具有传统氧化铝结构陶瓷材料的优秀性能，而且拥有良好的韧性，相对于自增韧氧化锆陶瓷材料相比，材料成本较低，但相对于氧化铝材料，则成本较高。另一种提高氧化铝陶瓷性能的方法就是自增韧，公告号CN101182193的中国专利技术专利公开了一种原位自增韧氧化铝陶瓷的制备方法，采用纳米铝粉及高纯氧化铝粉为初始原料，混合均匀；将混合后的浆料干燥、研磨成粉体；获得的粉体成形为坯体；将坯体直接在普通的空气烧结炉中烧结，得到具有原位生长长柱状、板状晶的氧化铝陶瓷，该氧化铝产品具有高密度、高纯度和高韧性的优点，但其缺点为原料采用纳米铝粉，成本高，难以大规模生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于生产自增韧氧化铝耐磨陶瓷的低成本氧化铝粉体材料。为实现上述目的，本专利技术可采取下述技术方案：本专利技术所述的用于生产自增韧氧化铝耐磨陶瓷的低成本氧化铝粉体材料包括下述制备步骤：第一步，选用工业级γ－氧化铝入球磨机中，添加γ－氧化铝总质量分数0.1~3%的添加剂和0.2~2%的油酸、硬脂酸或硬脂酸钠与γ－氧化铝一起干磨混合并破碎团聚体，获得中值粒径D50＜3μm的细颗粒混合粉体，所述添加剂为硼酸、氟化钙、氯化铵和氟化铝中的任一种或两种及以上混合物；其中的添加剂可以起到除去杂质和抑制晶粒长大的作用；油酸、硬脂酸或硬脂酸钠可起到助磨、避免细颗粒团聚的作用；第二步，将第一步制得的细颗粒混合粉体在1200℃~1400℃温度下煅烧2~10小时，得到除去钠杂质的氧化铝粉体A备用；第三步，选用工业级氢氧化铝入球磨机中，添加氢氧化铝总质量分数0.1~3%的添加剂和0.2~2%的油酸、硬脂酸或硬脂酸钠与氢氧化铝一起干磨混合并破碎团聚体，获得中值粒径D50＜3μm的细颗粒混合粉体，所述添加剂为硼酸、氟化钙、氯化铵、氟化铝、氯化镁和氟化镁中的一种或两种及以上混合物；同样的，其中的添加剂可以起到除去杂质和抑制晶粒长大的作用；油酸、硬脂酸或硬脂酸钠可起到助磨、避免细颗粒团聚的作用；第四步，将第三步制得的细颗粒混合粉体在900℃~1200℃温度下煅烧2~10小时，得到除去钠杂质的氧化铝粉体B备用；第五步，将第二步制得的氧化铝粉体A和第四步制得的氧化铝粉体B按1:0.5~3的重量份混合后，根据耐磨陶瓷的种类，加入不同的添加剂（其目的是起到降低烧结温度和改善陶瓷性能的作用），经砂磨并喷雾造粒，即得到钠质量分数低于0.2%、中值粒径D50＜2μm、适合干压或等静压成型制备精细陶瓷的氧化铝粉体材料；采用该粉体材料烧结得到的95氧化铝陶瓷的维氏硬度HV5＞13GPa且断裂韧性高于3.8MPa·m1/2。第五步中加入的添加剂为CaO、MgO、SiO2、TiO2、La2O3、CAS(CaO-Al2O3-SiO2)玻璃中一种或者两种及以上的混合物，使其在后续的烧结过程中形成玻璃相以降低烧结温度。所述工业级γ－氧化铝的杂质总质量分数＜2%；所述工业级氢氧化铝的杂质总质量分数＜2%。实际制备氧化铝粉体A和氧化铝粉体B时，添加油酸、硬脂酸或硬脂酸钠时具有相同的效果；制备氧化铝粉体A时，采用的添加剂可以是硼酸、氟化钙、氯化铵和氟化铝中的任一种或两种及以上混合物，效果相同；制备氧化铝粉体B时，采用的添加剂可以是硼酸、氟化钙、氯化铵、氟化铝、氯化镁和氟化镁中的一种或两种及以上混合物，效果相同。本专利技术的优点在于将低成本的工业级原料中加入转相除杂添加剂，通过球磨磨碎破坏团聚并控制预烧结温度，去除了γ－氧化铝和氢氧化铝中残留的钠杂质，获得了不同烧结活性的α－氧化铝；随后将制备的氧化铝粉体按照需要的比例混合并加入特定的添加剂后，控制粉体显微组织中形成的长柱状晶，使烧结的成品氧化铝耐磨陶瓷具有自增韧作用。本专利技术原料成本低，制备工艺简单，工艺产生易控制，易于稳定且批量生产。为保证成品氧化铝粉体材料的质量满足要求，选用的γ－氧化铝的杂质总质量分数＜2%；选用的工业级氢氧化铝的杂质总质量分数＜2%。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术所述的用于生产自增韧氧化铝耐磨陶瓷的低成本氧化铝粉体材料的制备方法进行详细说明。实施例11）将工业级γ－氧化铝800kg（杂质的总质量分数0.6％）、占总氧化铝质量分数0.4%的硼酸、占总氧化铝质量分数0.5%的硬脂酸钠一起放入球磨机中，干磨混合8小时并破碎团聚体，得到中值粒径D50为2.8μm的γ－氧化铝细颗粒混合粉体；2）将制得的γ－氧化铝混合粉体在1400℃温度下煅烧4小时，得到钠杂质质量分数小于0.1%的氧化铝粉体A；3）将工业级氢氧化铝200kg（杂质的总质量分数＜0.6％）、占氢氧化铝质量分数0.1%的氟化钙、0.2%的氯化铵和占氢氧化铝质量分数0.5%的油酸一起放入球磨机中，干磨混合8小时并破碎团聚体，获得中值粒径D50为2.6μm的氢氧化铝细颗粒混合粉体；4）将制得的氢氧化铝细颗粒混合粉体在1150℃温度下煅烧6小时，得到钠杂质质量分数小于0.1%的氧化铝粉体B备用；5）将氧化铝粉体A和氧化铝粉体B混合，加入占总混合粉体质量分数1%CaO＋2%MgO＋2%SiO2组成的混合添加剂，经砂磨并喷雾造粒，得到在激光粒度仪下测试的中值粒径D50为1.6μm的氧化铝粉体材料；6）将上述粉体材料按常规采用的干压或等静压成型方法进行烧结，制得硬度高(HV513GPa)和韧性高(3.8MPa·m1/2)的95瓷氧化铝耐磨陶瓷。实施例21）将工业级γ－氧化铝700kg（杂质的总质量分数0.6％）、占总氧化铝质量分数0.3%的硼酸、占总氧化铝质量分数0.6%的硬脂酸钠一起放入球磨机中，干磨混合12小时并破碎团聚体，得到中值粒径D50为2.8μm的γ－氧化铝细颗粒混合粉体；2）将制得的γ－氧化铝混合粉体在1380℃温度下煅烧6小时，得到钠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产自增韧氧化铝耐磨陶瓷的低成本氧化铝粉体材料，其特征在于：包括下述制备步骤：第一步，选用工业级γ－氧化铝入球磨机中，添加γ－氧化铝总质量分数0.1~3%的添加剂和0.2~2%的油酸、硬脂酸或硬脂酸钠与γ－氧化铝一起干磨混合并破碎团聚体，获得中值粒径D50＜3μm的细颗粒混合粉体，所述添加剂为硼酸、氟化钙、氯化铵和氟化铝中的任一种或两种及以上混合物；第二步，将第一步制得的细颗粒混合粉体在1200℃~1400℃温度下煅烧2~10小时，得到除去钠杂质的氧化铝粉体A备用；第三步，选用工业级氢氧化铝入球磨机中，添加氢氧化铝总质量分数0.1~3%的添加剂和0.2~2%的油酸、硬脂酸或硬脂酸钠与氢氧化铝一起干磨混合并破碎团聚体，获得中值粒径D50＜3μm的细颗粒混合粉体，所述添加剂为硼酸、氟化钙、氯化铵、氟化铝、氯化镁和氟化镁中的一种或两种及以上混合物；第四步，将第三步制得的细颗粒混合粉体在900℃~1200℃温度下煅烧2~10小时，得到除去钠杂质的氧化铝粉体B备用；第五步，将第二步制得的氧化铝粉体A和第四步制得的氧化铝粉体B按1:0.5~3的重量份混合后，根据耐磨陶瓷的种类，加入添加剂，经砂磨并喷雾造粒，得到中值粒径D50＜2μm的氧化铝粉体材料。...

【技术特征摘要】
1.一种用于生产自增韧氧化铝耐磨陶瓷的低成本氧化铝粉体材料，其特征在于：包括下述制备步骤：第一步，选用工业级γ－氧化铝入球磨机中，添加γ－氧化铝总质量分数0.1~3%的添加剂和0.2~2%的油酸、硬脂酸或硬脂酸钠与γ－氧化铝一起干磨混合并破碎团聚体，获得中值粒径D50＜3μm的细颗粒混合粉体，所述添加剂为硼酸、氟化钙、氯化铵和氟化铝中的任一种或两种及以上混合物；第二步，将第一步制得的细颗粒混合粉体在1200℃~1400℃温度下煅烧2~10小时，得到除去钠杂质的氧化铝粉体A备用；第三步，选用工业级氢氧化铝入球磨机中，添加氢氧化铝总质量分数0.1~3%的添加剂和0.2~2%的油酸、硬脂酸或硬脂酸钠与氢氧化铝一起干磨混合并破碎团聚体，获得中值粒径D50＜3μm的细颗粒混合粉体，所述添加剂为硼酸、氟化钙、氯化铵、氟化铝、氯化镁和氟化镁...

【专利技术属性】
技术研发人员：雒利宾，蒋丹宇，柳青青，刘亚，张恩甫，
申请(专利权)人：郑州玉发精瓷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41