[发明专利]一种利用天然矿物为原料的塞隆晶须-刚玉复合陶瓷材料及其制备方法和制得的产品

说明书

本发明公开了一种利用天然矿物为原料的塞隆晶须‑刚玉复合陶瓷材料，包括基料和结合剂；所述基料的原料组成为铝硅酸盐矿物60～80wt％、金属铝粉10～30wt％、金属硅粉5～20wt％、氟化铝1～3wt％；所述结合剂的用量为基料的6～12wt％。此外，还公开了上述利用天然矿物为原料的塞隆晶须‑刚玉复合陶瓷材料的制备方法和制得的产品。本发明采用天然铝硅酸盐矿物‑金属铝粉‑金属硅粉‑氟化铝为原料体系，通过原位合成的方式引入塞隆晶须和刚玉，不仅节约了原料成本，简化了制备工艺，而且有效解决了现有技术工业粉料和骨料不易混匀的问题，提高了刚玉基复合陶瓷材料的性能。本发明对于提高刚玉基复合陶瓷材料的品质、以及节约产品成本具有重要意义，有利于推广应用和行业技术的进步与发展。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种塞隆晶须-刚玉复合陶瓷材料及其制备方法和制得的产品。

背景技术

刚玉陶瓷具有高温强度高、化学稳定性好、耐火度高等特点，可作坩埚、陶瓷辊道等高温用途。但刚玉陶瓷因高热膨胀系数导致其耐急冷急热性差，而且其烧结体的韧性差，从而限制了它的应用范围。而塞隆晶须具有较高的热导率、低膨胀和高抗热震性等优点，恰好可以弥补刚玉陶瓷性能方面的不足，因此塞隆晶须-刚玉复合陶瓷材料是综合了二者优点的复相陶瓷材料。

然而，目前市场上还没有塞隆晶须产品。即便塞隆晶须出现了商业产品，但还要解决晶须材料难以混合均匀的问题。目前学术界公认的最有可能解决晶须混合不均的方法是采用原位合成法，即通过在材料内部原位合成晶须材料，避免了混合这一步骤，也就解决了晶须不易混合均匀的问题。但即便采用了原位合成的方式引入塞隆晶须，刚玉仍旧选用的是工业级原料，不仅产品成本高，而且不易成型，产品成品率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用天然矿物为原料的塞隆晶须-刚玉复合陶瓷材料，采用天然矿物-金属铝粉-金属硅粉-氟化铝为原料体系，以便通过原位合成方式引入塞隆晶须和刚玉，从而获得高性能、低成本的塞隆晶须- 刚玉复合陶瓷材料。本发明的另一目的在于提供上述利用天然矿物为原料的塞隆晶须-刚玉复合陶瓷材料的制备方法和制得的产品。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种利用天然矿物为原料的塞隆晶须-刚玉复合陶瓷材料，包括基料和结合剂；所述基料的原料组成为铝硅酸盐矿物60～80wt％、金属铝粉10～30 wt％、金属硅粉5～20wt％、氟化铝1～3wt％；所述结合剂的用量为基料的6～12 wt％。

进一步地，本发明所述铝硅酸盐矿物为天然高岭土、球土、红柱石、硅线石、蓝晶石、铝矾土的一种、二种或三种组合。所述铝硅酸盐矿物的粒度为80～325目，金属铝粉的粒度为100～700目，金属硅粉为100～700目。所述结合剂为水、糊精、废纸浆液、浓度5wt％的PVA溶液。

本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的上述利用天然矿物为原料的塞隆晶须-刚玉复合陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将所述基料按照配比混合后，加入结合剂混合均匀，经搅拌、困料后，进行压制成型、干燥，得到生坯；

(2)将所述生坯进行真空-氮气氛两段式烧结，即在1200℃以下为真空烧成，在1200℃以上为氮气氛烧结，最终在1350～1600℃氮气氛下烧成1～3h；然后自然冷却至室温，即制得塞隆晶须-刚玉复合陶瓷材料。

进一步地，本发明制备方法所述步骤(1)干燥后的生坯其水分含量＜1％。

本发明提供的利用天然矿物为原料的塞隆晶须-刚玉复合陶瓷材料的制备方法制得的产品。

本发明具有以下有益效果：