一种特种陶瓷及其制备方法

一种特种陶瓷及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种特种陶瓷，包括如下重量份数的组分：氮化硅55?65份；氧化铝5?8份；氧化钇1?3份；氧化镁4?8份；氧化铈2?5份；氧化锆5?10份；氧化铍3?6份；氧化锌0.06?0.14份。本发明的有益效果：本发明在维氏硬度、弯曲强度和断裂韧性三个指标上均具有良好的表现，结构强度较高。
【专利说明】
-种特种陶瓷及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明设及陶瓷领域，特别设及一种特种陶瓷及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 公开号为CN104370534A的中国专利公开了一种切削工具用抗磨特种陶瓷及其制 备方法。该抗磨特种陶瓷抗折强度大于50MPa，1000°C至25°C间循环急冷抗热震次数大于35 次，适用于切削刀具，使用寿命长，成本低。该抗磨特种陶瓷通过添加气相Ξ氧化二侣、 Nb205、化205,增加了陶瓷的细腻和致密性，增加耐磨性。耐磨助剂增加该抗磨特种陶瓷的 表面光滑性、耐磨性和耐热性。
[0003] 但是，随着生活水平的提高，人们对于特种陶瓷的性能有着更高的需求。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的是提供一种结构强度高的特种陶瓷。
[0005] 本发明的上述技术目的是通过W下技术方案得W实现的： 一种特种陶瓷，包括如下重量份数的组分： 氮化娃 55-65份 氧化铅 5-8悅 氧化倍 1-3份 氧化漢 4-8份 氧化姉 2-5份 氧化错 5-10份 氧化被 3-6份 氧化鲜 0.06-0.14份。
[0006] 通过采用上述技术方案，将氮化娃和其他多种金属氧化物进行混合，使各个组分 之间能够相互作用，提升本发明的结构强度。
[0007] 本发明进一步设置为:按照重量份，还包括金属复合物5-9份。
[000引通过采用上述技术方案，加入金属复合物，使本发明既具有金属的初性、高导热性 和良好的热稳定性，又具有陶瓷的耐高溫、耐腐蚀和耐磨损等特性。
[0009] 本发明进一步设置为:所述金属复合物包括铭和铁，按照重量比，所述铭:铁= 3-8 :1。
[0010] 通过采用上述技术方案，铭和铁的加入能够提升本发明的初性、导热性和热稳定 性。
[0011] 本发明进一步设置为:按照重量份，还包括玻璃纤维2-4份。
[0012] 通过采用上述技术方案，玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多， 优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。
[0013] 本发明进一步设置为:所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维。
[0014] 通过采用上述技术方案，根据玻璃中碱含量的多少，玻璃纤维可分为无碱玻璃纤 维(氧化钢0%~2%，属侣棚娃酸盐玻璃）、中碱玻璃纤维(氧化钢8%~12%，属含棚或不含 棚的钢巧娃酸盐玻璃)和高碱玻璃纤维(氧化钢13 % W上，属钢巧娃酸盐玻璃）。随着含碱量 的增加，玻璃纤维的化学稳定性、电绝缘性能、强度均下降。
[0015] -种特种陶瓷的制备方法，包括如下步骤： 步骤1:按照重量份，准确称取氮化娃55-65份、氧化侣5-8份、氧化锭1-3份、氧化儀4-8 份、氧化姉2-5份、氧化错5-10份、氧化被3-6份、金属复合物5-9份、无碱玻璃纤维2-4份和烧 结助剂10-20份，加入95 % wt的酒精，湿磨24h，混合均匀； 步骤2:放入干燥箱中，控制溫度为100°C，干燥地，过250目筛； 步骤3:置入模具中，压制成型； 步骤4:放入管式炉中进行脱胶得到生巧； 步骤5:将生巧装入石墨罐中，放入真空高溫炉中进行通氮埋粉烧结。
[0016] 通过采用上述技术方案，氮气能够抑制高溫时氮化娃发生分解，埋粉的使用也可 W起到抑制高溫时氮化娃发生分解的作用。根据特种陶瓷的配方进行工艺的设计，将各组 分按照工艺进行加工得到需要的特种陶瓷，达到需要的性能指标。
[0017] 本发明进一步设置为:所述烧结助剂包括如下重量份数的组分： EVA 60-70份 微晶蜡 10-15份 邻苯二甲酸二异辛醋5-10份。
[0018] 通过采用上述技术方案，EVA是乙締-醋酸乙締共聚物，具有密闭泡孔结构，不吸 水、防潮、耐水性能良好，耐海水、油脂、酸、碱等化学品腐蚀，抗菌、无毒、无味、无污染，无接 头，且易于进行热压、剪裁、涂胶、贴合等加工，回弹性和抗张力高，初性高，具有良好的防 震、缓冲性能，隔热，保溫防寒及低溫性能优异，可耐严寒和曝晒，隔音效果好。微晶蜡W C31-70的支链饱和控为主，含少量的环状、直链控，灰分在0.05 % W下，其重金属铅、神含量 都在2乂10^6从下，黏性较大，且具有延展性，在低溫下不脆弱，在与液体油混合时具有防止 油份分离析出的特性，烙点在77-8(TC，具有延性，与软地蜡相似，烙点在88-9(TC的微晶蜡 是硬的，外观上像褐煤蜡;邻苯二甲酸二异辛醋为无色或浅黄色粘性液体，微有气味，溶于 脂肪控、芳香控和大多数有机溶剂，微溶于甘油、乙二醇和一些胺类，不溶于水。相对密度 ((12020)0.980~0.983、凝固点-55°(：、沸点370°(：、折光率(11200)1.4860、闪点210°(：、粘度 0.083化· s(20°C)、有刺激性。
[0019] 本发明进一步设置为:按照重量份，还包括硬脂酸锋3-5份。
[0020] 通过采用上述技术方案，硬脂酸锋为白色粉末，不溶于水，溶于热的乙醇、苯、甲 苯、松节油等有机溶剂，遇到酸分解成硬脂酸和相应的盐，在干燥的条件下有火险性，自燃 点900°C，有吸湿性。在高溫条件下会分解生成氧化锋。
[0021] 本发明进一步设置为:所述埋粉包括氮化娃和氮化棚，按照重量比，所述氮化娃： 氮化棚= 1:1。
[0022] 通过采用上述技术方案，埋粉和待烧结的组分中都还有氮化娃，从而有利于防止 氮化娃在高溫时发生分解。
[0023] 本发明进一步设置为:步骤5中的烧结溫度为1800°C。
[0024] 通过采用上述技术方案，溫度过高，容易导致氮化娃发生分解，溫度过低，又导致 产品无法致密化，性能较差。
[0025] 综上所述，本发明具有W下有益效果： 1、 本发明一方面通过将氮化娃和其他多种金属氧化物进行混合，并加入烧结助剂，使 各个组分之间能够相互作用，提升本发明的结构强度； 2、 本发明在氮化娃和金属氧化物混合的基础上，加入金属复合物和无碱玻璃纤维，进 一步提升本发明的结构强度； 3、 本发明的烧结助剂包括EVA、微晶蜡、邻苯二甲酸二异辛醋、硬脂酸锋，本发明人意外 地发现硬脂酸锋的加入能够和本发明的其他组分相互作用，提升本发明的结构强度； 4、 本发明对特种陶瓷的组分进行优化设计，同时根据陶瓷的组分对工艺进行相应的设 计。通过组分和工艺双重优化设计，本发明特种陶瓷在维氏硬度、弯曲强度和断裂初性运Ξ 个指标上均具有良好的表现，结构强度较高。
【具体实施方式】
[0026] 本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人 员在阅读完本说明书后可W根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本 发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
[0027] 实施例1-6为特种陶瓷的制备实施例。
[0028] 实施例1 步骤1:按照重量份，准确称取EVA70份、微晶蜡15份、邻苯二甲酸二异辛醋10份和硬脂 酸锋5份，球磨，过250目筛，得到烧结助剂； 步骤2:按照重量份，准确称取氮化娃55份、氧化侣5份、氧化锭1份、氧化儀4份、氧化姉5 份、氧化错10份、氧化被3份、由铭和铁按照重量比铭:铁= 3:1组成的金属复合物5份、无碱 玻璃纤维4份和按照步骤1得到的烧结助剂10份，加入95%wt的酒精，湿磨2地，混合均匀； 步骤3:放入干燥箱中，控制溫度为100°C，干燥地，过250目筛； 步骤4:置入模具中，压制成型； 步骤5:放入管式炉中进行脱胶得到生巧； 步骤6:将生巧装入石墨罐中，放入真空高溫炉中进行通氮埋粉烧结，埋粉包括氮化娃 和氮化棚，按照重量比，氮化娃:氮化棚=1:1，烧结溫度为1800°C。
[0029] 实施例2 步骤1:按照重量份，准确称取EVA60份、微晶蜡12份、邻苯二甲酸二异辛醋8份和硬脂酸 锋4份，球磨，过250目筛，得到烧结助剂； 步骤2:按照重量份，准确称取氮化娃60份、氧化侣6份、氧化锭3份、氧化儀5份、氧化姉2 份、氧化错8份、氧化被4份、由铭和铁按照重量比铭:铁= 4:1组成的金属复合物9份、无碱玻 璃纤维3份和按照步骤1得到的烧结助剂12份，加入95%wt的酒精，湿磨2地，混合均匀； 步骤3:放入干燥箱中，控制溫度为100°C，干燥地，过250目筛； 步骤4:置入模具中，压制成型； 步骤5:放入管式炉中进行脱胶得到生巧； 步骤6:将生巧装入石墨罐中，放入真空高溫炉中进行通氮埋粉烧结，埋粉包括氮化娃 和氮化棚，按照重量比，氮化娃:氮化棚=1:1，烧结溫度为1800°C。
[0030] 实施例3 步骤1:按照重量份，准确称取EVA64份、微晶蜡13份、邻苯二甲酸二异辛醋6份和硬脂酸 锋4份，球磨，过250目筛，得到烧结助剂； 步骤2:按照重量份，准确称取氮化娃58份、氧化侣7份、氧化锭2份、氧化儀6份、氧化姉4 份、氧化错6份、氧化被5份、由铭和铁按照重量比铭:铁= 6:1组成的金属复合物6份、无碱玻 璃纤维2份和按照步骤1得到的烧结助剂14份，加入95%wt的酒精，湿磨2地，混合均匀； 步骤3:放入干燥箱中，控制溫度为100°C，干燥地，过250目筛； 步骤4:置入模具中，压制成型； 步骤5:放入管式炉中进行脱胶得到生巧； 步骤6:将生巧装入石墨罐中，放入真空高溫炉中进行通氮埋粉烧结，埋粉包括氮化娃 和氮化棚，按照重量比，氮化娃:氮化棚=1:1，烧结溫度为1800°C。
[0031] 实施例4 步骤1:按照重量份，准确称取EVA64份、微晶蜡13份、邻苯二甲酸二异辛醋6份和硬脂酸 锋4份，球磨，过250目筛，得到烧结助剂； 步骤2:按照重量份，准确称取氮化娃62份、氧化侣8份、氧化锭2份、氧化儀7份、氧化姉3 份、氧化错7份、氧化被6份、由铭和铁按照重量比铭:铁= 6:1组成的金属复合物7份、无碱玻 璃纤维3份和按照步骤1得到的烧结助剂16份，加入95%wt的酒精，湿磨2地，混合均匀； 步骤3:放入干燥箱中，控制溫度为100°C，干燥地，过250目筛； 步骤4:置入模具中，压制成型； 步骤5:放入管式炉中进行脱胶得到生巧； 步骤6:将生巧装入石墨罐中，放入真空高溫炉中进行通氮埋粉烧结，埋粉包括氮化娃 和氮化棚，按照重量比，氮化娃:氮化棚=1:1，烧结溫度为1800°C。
[0032] 实施例5 步骤1:按照重量份，准确称取EVA68份、微晶蜡14份、邻苯二甲酸二异辛醋7份和硬脂酸 锋5份，球磨，过250目筛，得到烧结助剂； 步骤2:按照重量份，准确称取氮化娃65份、氧化侣8份、氧化锭3份、氧化儀8份、氧化姉3 份、氧化错5份、氧化被8份、由铭和铁按照重量比铭:铁= 8:1组成的金属复合物8份、无碱玻 璃纤维4份和按照步骤1得到的烧结助剂20份，加入95%wt的酒精，湿磨2地，混合均匀； 步骤3:放入干燥箱中，控制溫度为100°C，干燥地，过250目筛； 步骤4:置入模具中，压制成型； 步骤5:放入管式炉中进行脱胶得到生巧； 步骤6:将生巧装入石墨罐中，放入真空高溫炉中进行通氮埋粉烧结，埋粉包括氮化娃 和氮化棚，按照重量比，氮化娃:氮化棚=1:1，烧结溫度为1800°C。
[0033] 实施例6 步骤1:按照重量份，准确称取EVA62份、微晶蜡10份、邻苯二甲酸二异辛醋5份和硬脂酸 锋3份，球磨，过250目筛，得到烧结助剂； 步骤2:按照重量份，准确称取氮化娃58份、氧化侣7份、氧化锭2份、氧化儀6份、氧化姉4 份、氧化错6份、氧化被5份和按照步骤1得到的烧结助剂14份，加入95%wt的酒精，湿磨2地， 混合均匀； 步骤3:放入干燥箱中，控制溫度为100°C，干燥地，过250目筛； 步骤4:置入模具中，压制成型； 步骤5:放入管式炉中进行脱胶得到生巧； 步骤6:将生巧装入石墨罐中，放入真空高溫炉中进行通氮埋粉烧结，埋粉包括氮化娃 和氮化棚，按照重量比，氮化娃:氮化棚=1:1，烧结溫度为1800°C。
[0034] 结构强度试验 根据GB/T 16534-2009、GB/T 6569-2006、GB/T 23806-2009分别测定实施例3和对比例 1 -4的硬度、断裂初性、弯曲强度。
[0035] 利用硬度、断裂初性和弯曲强度Ξ个指标来证明本发明的结构强度。
[0036] 表1实施例1-6的结构强度试验记录表
从表1中可知，实施例1-6在维氏硬度、弯曲强度和断裂初性Ξ个指标上表现良好，可见 本发明的结构强度较高。实施例1-5在维氏硬度、弯曲强度和断裂初性Ξ个指标上均明显优 于实施例6，可见缺少金属复合物和无碱玻璃纤维时，本发明结构强度有所降低，即金属复 合物和无碱玻璃纤维能够增强本发明的结构强度。在实施例1-5中，实施例3在维氏硬度、弯 曲强度和断裂初性Ξ个指标上的性能均优于其他实施例，可见实施例3的结构强度优于其 他实施例。
[0037] 对比例1 选用公开号为CN104370534A的中国专利的实施例作为对比例1。
[003引对比例2 与实施例3不同的是，去除金属复合物，其他均与实施例3相同。
[0039] 对比例3 与实施例3不同的是，去除无碱玻璃纤维，其他均与实施例3相同。
[0040] 对比例4 与实施例3不同的是，将硬脂酸锋换成十二烷基苯横酸钢，其他均与实施例3相同。
[0041] 根据GB/T 16534-2009、GB/T 6569-2006、GB/T 23806-2009分别测定实施例3、实 施例6和对比例1-4的硬度、断裂初性、弯曲强度。
[0042] 表2实施例3、实施例6和对比例1-4的结构强度记录表
从表2中可知： 对比实施例3和对比例1可知，实施例3在维氏硬度、弯曲强度和断裂初性Ξ个指标上均 明显优于实施例对比例1，可见本发明的结构强度高于公开号为CN104370534A的中国专利 记载的特种陶瓷。
[0043] 对比实施例3、实施例6、对比例2和对比例3可知，实施例3在维氏硬度、弯曲强度和 断裂初性Ξ个指标上均优于实施例6、对比例2和对比例3,而实施例6在维氏硬度、弯曲强度 和断裂初性Ξ个指标上均劣于对比例2和对比例3,可见金属复合物和无碱玻璃纤维之间产 生相互作用，增强本发明的结构强度。
[0044] 对比实施例3和对比例4可知，虽然硬脂酸锋和十二烷基苯横酸钢均为银离子表面 活性剂，但是当将硬脂酸锋更换为十二烷基苯横酸钢时，导致对比例4维氏硬度、弯曲强度 和断裂初性Ξ个指标上均劣于实施例6。可见硬脂酸锋与本发明其他组分相互作用，增强本 发明的结构强度。
【主权项】
1. 一种特种陶瓷，其特征是:包括如下重量份数的组分： 氮化娃 55-65份 氧化铝 5-8份 氧化钇 1-3份 氧化镁 4-8份 氧化铺 2-5份 氧化错 5-10份 氧化铍 3-6份 氧化锌 0.06-0.14份。2. 根据权利要求1所述的特种陶瓷，其特征是:按照重量份，还包括金属复合物5-9份。3. 根据权利要求2所述的特种陶瓷，其特征是:所述金属复合物包括铬和铁，按照重量 比，所述络:铁=3-8:1。4. 根据权利要求1所述的特种陶瓷，其特征是:按照重量份，还包括玻璃纤维2-4份。5. 根据权利要求4所述的特种陶瓷，其特征是:所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维。6. -种特种陶瓷的制备方法，其特征是:包括如下步骤： 步骤1:按照重量份，准确称取氮化硅55-65份、氧化铝5-8份、氧化钇1-3份、氧化镁4-8 份、氧化铈2-5份、氧化锆5-10份、氧化铍3-6份、金属复合物5-9份、无碱玻璃纤维2-4份和烧 结助剂10-20份，加入95%wt的酒精，湿磨24h，混合均匀； 步骤2:放入干燥箱中，控制温度为100 °C，干燥4h，过250目筛； 步骤3:置入模具中，压制成型； 步骤4:放入管式炉中进行脱胶得到生坯； 步骤5:将生坯装入石墨罐中，放入真空高温炉中进行通氮埋粉烧结。7. 根据权利要求6所述的特种陶瓷的制备方法，其特征是:所述烧结助剂包括如下重量 份数的组分： EVA 60-70份 微晶蜡 10-15份 邻苯二甲酸二异辛酯 5-10份。8. 根据权利要求7所述的特种陶瓷的制备方法，其特征是：按照重量份，还包括硬脂酸 锌3-5份。9. 根据权利要求6所述的特种陶瓷的制备方法，其特征是:所述埋粉包括氮化硅和氮化 硼，按照重量比，所述氮化硅:氮化硼=1:1。10. 根据权利要求6所述的特种陶瓷的制备方法，其特征是:步骤5中的烧结温度为1800 Γ。
【文档编号】C04B35/64GK106083067SQ201610416158
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月14日 公开号201610416158.6, CN 106083067 A, CN 106083067A, CN 201610416158, CN-A-106083067, CN106083067 A, CN106083067A, CN201610416158, CN201610416158.6
【发明人】陈白琼
【申请人】苏州三耐斯电加工配件有限公司