[发明专利]以稀土氧化物为助烧结剂制备陶瓷转子的方法

说明书

本发明涉及复合材料制备技术领域，尤其涉及一种以稀土氧化物为助烧结剂制备陶瓷转子的方法，其特征在于，所述方法具体包括：在陶瓷转子模具中铺设若干层事先反应沉积稀土改性磷酸铈涂层的玻璃纤维布，各层之间镶嵌低密度减重填塞物，并涂刷复合胶固定，经烧结处理得到陶瓷转子原坯；复合胶采用不饱和聚酯树脂与陶瓷粉末混合均匀制备获得；稀土改性磷酸铈涂层是在玻璃纤维布表面采用化学气相沉积方法获得，再进行高温碳化处理；低密度减重填塞物被填置在由多层玻璃纤维布形成的孔槽中。与现有技术相比，本发明的有益效果是：陶瓷转子的弯曲强度≥15Mpa，耐酸性≥98％，耐碱性≥99％，热胀系数5.46×10^‑6/K。

技术领域

本发明涉及复合材料制备技术领域，尤其涉及一种以稀土氧化物为助烧结剂制备陶瓷转子的方法。

背景技术

随着科学技术的迅速崛起，陶瓷技术在材料科学领域占有重要的地位，是高技术的重要组成部分。目前，高科技产品中已广泛应用各种精密陶瓷材料。由于陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐各种酸及氢氟酸腐蚀、耐磨损、耐高温和比重轻等特点。已被广泛应用于航天、航空、船舶、机械、核工业、石油、化工、汽车、科研和国防军事等领域。尤其是磁力驱动陶瓷泵、屏蔽泵和化工泵上使用碳化硅、氮化硅、氧化锆及其复合材料被广泛应用于各种泵的轴承中，其性能高于石墨、碳化钨和氧化铝等非金属材料。

采用碳化硅、氮化硅、氧化锆、氧化铝等陶瓷材料生产的磁力泵、屏蔽泵、化工泵等各种泵产品，可以取代市场上所有的不锈钢泵、钛合金泵、哈西合金泵等特种合金材料生产的泵。陶瓷材料与上述特种合金相比，具有很大的价格空间，成本与上述钛合金、哈西合金等特种合金材料相比具有很大的价格空间、而且成型方式简单方便，适合大批量规模化生产。

一些高科技领域和特殊环境的装备需要在高温、高速、真空、无磁、无油润滑、耐腐蚀、强酸、强碱，尤其在跑、冒、滴、漏的特殊工作环境下应用，开发新型泵用陶瓷材料，已成为世界高新技术应用的热点，尤其是稀土材料的引入和添加，使陶瓷材的韧性、抗冲击性能和可靠性得到非常大的提高，使陶瓷材料在工业上广泛应用成为现实。目前的凸轮泵的陶瓷转子体多为实心烧结体，其优点是容易加工，缺点是件重大，转子转动惯量大，能耗高，材料消耗大，产品成本居高不下，影响该产品的推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供以稀土氧化物为助烧结剂制备陶瓷转子的方法，克服现有技术的不足，采用玻璃纤维布与低密度减重填塞物的组合结构，外加稀土改性磷酸铈涂层，使陶瓷转子不仅具有成本优势，而且性能优异，尤其适合大批量生产场合，适应当前陶瓷工业发展的趋势。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

以稀土氧化物为助烧结剂制备陶瓷转子的方法，其特征在于，所述方法具体包括：在陶瓷转子模具中铺设若干层事先反应沉积稀土改性磷酸铈涂层的玻璃纤维布，相邻各层之间纤维方向夹角为45-90度，各层之间镶嵌低密度减重填塞物，并涂刷复合胶固定，经烧结处理得到陶瓷转子原坯；所述复合胶采用不饱和聚酯树脂与陶瓷粉末混合均匀制备获得；所述稀土改性磷酸铈涂层是在所述玻璃纤维布表面采用化学气相沉积方法获得，再进行高温碳化处理；所述低密度减重填塞物被填置在由多层玻璃纤维布形成的孔槽中。

所述稀土改性磷酸铈涂层先在玻璃纤维表面经多次气体沉积、干燥步骤获得，所述稀土改性磷酸铈涂层中稀土元素与γ铈元素的摩尔比为20～25:100；所述气体沉积温度为500～630℃，氧分压不高于0.05标准大气；保护气体为氢气或氮气。

所述烧结的温度为860～980℃；烧结处理的时间为4～8h；烧结处理采用保护气体进行保护，并控制氧分压为0.12～0.14标准大气压；保护气体包括氙气或氩气。

所述低密度减重填塞物的粒度为0.2～3mm，其中45～55％重量百分比的粒级为0.75～1.8mm、15-35％重量百分比的粒级1.8mm、20～30％重量百分比的粒级0.75mm，填充前与复合胶充分搅拌。