[发明专利]一种陶瓷及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及陶瓷材料领域，具体涉及一种陶瓷及其制备方法与应用。所述陶瓷在制备时包括使用陶瓷浆料进行造粒的步骤；其中，所述陶瓷浆料包含陶瓷粉体材料和聚羧酸减水剂；所述陶瓷粉体材料包含B₄C、SiC和AL₂0₃中的一种或其混合物，为单一粒径材料，D₅₀≤0.5μm；所述聚羧酸减水剂的重量为所述陶瓷粉体材料的重量的0.18～0.35％。本发明解决了细微米单一粒径粉体喷雾造粒中浆料过黏，固含量较低的问题，改善了浆料的流动性，充分解决了喷雾造粒后期由于搅拌死角及浆料自身沉积等原因造成的堵塔，为单一粒径粉体陶瓷的造粒工艺提供了具有指导意义的方式方法。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料领域，具体涉及一种陶瓷及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，B₄C、SiC及AL₂0₃及各种复合增韧陶瓷材料凭借其自身的高强度和高硬度等优点，被广泛应用于单兵防护和复合装甲板领域中。同时，单一粒径分布粉体对功能陶瓷烧结特别是异型防护陶瓷起着重要意义，其摒除了不同粒径分布的粉体造成的前期喷雾造粒的空心化和后期烧结不稳定等缺点。但单一细微米级粉末由于其表面能过高，导致浆料粘稠达不到入塔造粒的要求。

聚羧酸减水剂因具有掺量少，减水率高，分子结构可设计性强等特点，被广泛应用于水泥与混凝土化学行业，清华大学、北京工业大学等高校对其作用机理均做了大量研究，但鲜有应用于陶瓷或陶瓷基复合材料的研究。

发明内容

为了解决单一粒径细微米级陶瓷粉末在陶瓷制备中所遇到的问题，本发明提供了一种陶瓷及其制备方法与应用。

本发明首先提供了一种陶瓷的制备方法，包括使用陶瓷浆料进行造粒的步骤；

其中，所述陶瓷浆料包含陶瓷粉体材料和聚羧酸减水剂；

所述陶瓷粉体材料包含B₄C、SiC和AL₂0₃中的一种或其混合物，为单一粒径材料，D₅₀≤0.5μm；

所述聚羧酸减水剂的重量为所述陶瓷粉体材料的重量的0.18～0.35％；

所述陶瓷浆料的制备包括以下步骤：

(1)将所述陶瓷粉体材料制成预混浆料I；

(2)在所述预混浆料I中分批加入所述聚羧酸减水剂，混合得到预混浆料II；

(3)在所述预混浆料II中加入粘结剂，混合得到陶瓷浆料。

单一粒径粉体与不同粒径粉体相比，由于其表面能过高，在浆料流动性和固含量的改善上具有更大的难度。而本发明发现，按上述方式在陶瓷浆料中加入聚羧酸减水剂，可以在添加量较少、烧制后灰分残留较少的基础上，使聚羧酸减水剂很好地包裹在粉体表面，进而解决了浆料过黏、造粒空心率高等难题，且一旦粉体被其分散之后，很难出现二次团聚。同时，有利于提升防护陶瓷预成型时生胚的粘结强度以及烧结后的致密度。

通过在未加入粘结剂的浆料中加入聚羧酸减水剂，更有利于在本发明体系中发挥聚羧酸减水剂的功效。在引入了预混料程序以及分批加入减水剂机制后，可进一步减少粉体团聚。

作为优选，在步骤(1)中，所述预混浆料I的制备包括：

将所述陶瓷粉体材料、水与8mm氧化锆磨球在5～10r/min下混合25～30min；

其中，所述陶瓷粉体材料与水的重量比为1：0.9～1.1，更优选为1：1；所述氧化锆磨球的重量与所述陶瓷粉体材料和水的总重量的比例为1：1.8～2.2，更优选为1：2。

通过上述方式，有利于单一粒径的陶瓷粉体材料与水分子的充分混合。