[发明专利]一种低锆含量烧结板状刚玉及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低锆含量烧结板状刚玉及其制备方法，其中，制备方法，包括如下步骤：将工业氧化铝粉和单斜氧化锆粉按照质量比1:0.05～0.16混合，依次经研磨、成球后，在温度1700～1800℃下烧成2.5‑3.5h，得到所述低锆含量烧结板状刚玉。所述单斜氧化锆粉的粒径为2μm和/或10μm。本发明制备的低锆含量的烧结板状刚玉，热震稳定性好，且制备过程简单，成本低廉，适用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及耐火材料领域，具体涉及一种低锆含量烧结板状刚玉及其制备方法。

背景技术

热震稳定性是耐火材料最重要的性能指标之一，尤其对于滑板或者钢包砖类的产品，由于要经常承受温度的剧烈变化，制品容易产生裂纹导致不能继续使用，提高耐火材料的热震稳定性是唯一的解决途径。

现有技术中，烧结板状刚玉由于晶粒内部含有较多闭合微气孔，因此，使得板状刚玉热震稳定性较好，但是仍然达不到使用要求，因此，很多耐火材料厂家会选择加入部分电熔锆刚玉来提高耐火材料的热震稳定性。

但是电熔锆刚玉存在制备过程存在以下问题：

1)制备过程能耗大，ZrO₂加入量大，一般高于20wt％，使得材料的制备成本较高；

2)电熔锆刚玉中的ZrO₂晶粒的尺寸较大(一般在50μm以上)，且分布不均匀，无法充分发挥ZrO₂的增韧效果。

发明内容

本发明提供了一种低锆含量烧结板状刚玉，具有更低的锆含量以及更好的热震稳定性，且成本低廉，制备简单。

一种低锆含量烧结板状刚玉的制备方法，包括如下步骤：

将工业氧化铝粉和单斜氧化锆粉按照质量比1:0.05～0.16混合，依次经研磨、成球后，在温度1700～1800℃下烧成2.5-3.5h，得到所述低锆含量烧结板状刚玉。

本发明采用烧结的方式制备板状刚玉，相比现有技术中采用电熔法制备的板状刚玉，锆含量更低，热震稳定性更好。

所述烧结板状刚玉中，ZrO₂的晶粒尺寸较小，刚玉晶粒尺寸也较小，ZrO₂晶粒均匀分布在刚玉晶粒的晶界位置，充分发挥微裂纹增韧的效果，改善烧结板状刚玉的热震稳定性。

通过控制工业氧化铝粉和单斜氧化锆粉的质量比以及烧成温度，可以控制ZrO₂的晶粒尺寸以及分布均匀性，以此提升烧结板状刚玉的抗热冲击性能，使烧结板状刚玉具有更高的断裂韧性，进而改善相关制品的热震稳定性。

作为优选，所述单斜氧化锆粉的粒径为2μm或10μm。

单斜氧化锆粉的粒度较细时，在烧成过程中相对容易烧结，体积密度相应提高；单斜氧化锆粉的粒度较粗时，在烧成过程中较难烧结。

本发明中采用单斜晶系的氧化锆粉，并通过优选粒径，以保证在烧结板状刚玉中，ZrO₂晶粒尺寸较小且能均匀分布在刚玉晶粒的晶界位置，且刚玉晶粒尺寸适中，控制在30-50μm，刚玉晶粒过大时，起不到提高热震稳定性的作用，刚玉晶粒过小则容易使得刚玉耐磨性能变差。

本发明中，粒径若无特殊限制均为数均粒径。

作为优选，所述单斜氧化锆粉由2μm单斜氧化锆粉和10μm单斜氧化锆粉混合而成，2μm单斜氧化锆粉和10μm单斜氧化锆粉的质量比为1：0.5～1。

采用两种粒径尺寸的单斜氧化锆粉混配，通过调整2μm单斜氧化锆粉和10μm单斜氧化锆粉的比例，能够改善ZrO₂晶粒在刚玉晶粒晶界位置的分布均匀性，同时合理控制晶粒尺寸的生长尺寸。