[发明专利]耐磨性氧化铝陶瓷及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐磨性氧化铝陶瓷，特别是，本发明涉及一种可用于耐磨性部件材料的耐磨性氧化铝陶瓷及其制造方法。

已有技术

近年来，人们已经注意到陶瓷的耐磨性及耐腐蚀性能比金属材料优异，陶瓷材料正在取代已有的金属被用作为耐磨性部件材料。作为这种陶瓷，通常已知有氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硅等。其中，以硬度大、具有优异的耐腐蚀性且价廉的氧化铝为主体的氧化铝陶瓷被广泛使用着。一般来说，氧化铝陶瓷如仅由氧化铝单体构成，则其烧结性能差，生产性差，因此，一般须添加如烧结助剂或其它添加剂后进行焙烧。

发明欲解决的课题

然而，以往的氧化铝陶瓷存在的问题是：由于添加了大量的添加剂，氧化铝陶瓷中Al₂O₃的含量达90-95％(重量)，由此在氧化铝晶界上生成大量的除氧化铝结晶以外的次生相及玻璃相，得不到氧化铝本来的硬度及强度，且得不到充分的耐磨性。

为了解决这个问题，在特开平7-206514号公报上提出了这样一种氧化铝陶瓷，该氧化铝陶瓷含有Al₂O₃ 95-98％(重量)为主要成分，再添加由SiO₂40-85％(重量)、MgO 10-55％(重量)、CaO 5-50％(重量)组成的烧结助剂2-5％(重量)；此外，在特开平7-237961号公报上提出了一种以Al₂O₃达90-95％(重量)为主要成分，再添加SiO₂ 3.0-5.0％(重量)、MgO 1.0-1.5％(重量)及B₂O₃ 0.5-3.5％(重量)所形成的氧化铝陶瓷。

在特开平7-206514号公报上提出的氧化铝陶瓷存在的问题是：该氧化铝陶瓷可由减少烧结助剂的添加量提高其耐磨性能；但是，由于其中氧化铝的含量越大，其烧结性能越低，因此，必须在高温下进行焙烧，而且，在该焙烧温度下的结晶的粒度分布易变宽，容易导致耐磨性的降低。另外，在将该氧化铝陶瓷用于粉碎用磨球时，可以看到，其空磨的磨耗，即，在球磨机中仅放入粉碎用磨球和水，使之旋转时的耐磨性显示出优异的性能。然而，在对如氧化铝等的粉体进行粉碎时的实际磨耗中，其耐磨性能尚未能充分满足。

又，在特开平7-237961号公报上提出的氧化铝陶瓷显示了与含有Al₂O₃达90-95％(重量)的以往的氧化铝陶瓷相同程度的优异的耐磨性，但其缺陷是：为抑制晶粒长大及降低焙烧温度而添加的B₂O₃在1000℃下仍显示了相当的蒸汽压；由于在焙烧中易蒸发，所述的氧化铝陶瓷的组份易发生变动，这样，必然使其特性不稳定；另外，由于B₂O₃的蒸发，在陶瓷内部产生孔洞，导致耐磨性能低下。

因此，本发明的目的是，提供一种低成本的具有优异耐磨性能的氧化铝陶瓷，所述的氧化铝陶瓷可在低温下烧结，且其特性不稳定性小。

解决课题的手段

本发明为达到上述目的的手段是：提供一种耐磨性氧化铝陶瓷，所述氧化铝陶瓷由Al₂O₃ 88％(重量)以上，95％(重量)以下、辅助成分5-12％(重量)及杂质0.5％(重量)以下组成；所述辅助成分由SiO₂ 72-85％(重量)、MgO3-25％(重量)、CaO 3-25％(重量)组成；所述辅助成分中的各个成分对所述陶瓷整体所占重量百分比分别为SiO₂ 3.6-10％(重量)，MgO 0.2-2.5％(重量)，CaO 0.2-2.5％(重量)，所述陶瓷缺陷率在5％以下。

在本发明的说明书中，陶瓷的缺陷率是指：使用平面磨床按下述条件对陶瓷进行粗磨(削)加工之后，再作研磨加工，抛光成镜面，将经过镜面抛光的陶瓷面(以下称为镜面抛光面)在具有所定的放大倍率(通常为500倍)的扫描电子显微镜下作图像摄影，图像分析该摄影图像，由二元化将该摄影图像分离为缺陷部分和非缺陷部分，该缺陷部分占整个图像的面积的比例(即，面积比率)即指缺陷率。所述缺陷部分的缺陷不仅包含气孔，也包括在作烧结体的粗磨及研磨、抛光加工时发生脱粒后、及不对烧结体的体积密度值产生影响的水平面的缺陷。