CN107937790A - 一种氧化铝基金属陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

一种氧化铝基金属陶瓷材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107937790A
CN107937790A CN201711119542.0A CN201711119542A CN107937790A CN 107937790 A CN107937790 A CN 107937790A CN 201711119542 A CN201711119542 A CN 201711119542A CN 107937790 A CN107937790 A CN 107937790A
Authority
CN
China
Prior art keywords
alumina
based ceramic
oxide
powder
metal material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711119542.0A
Other languages
English (en)
Inventor
朱森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201711119542.0A priority Critical patent/CN107937790A/zh
Publication of CN107937790A publication Critical patent/CN107937790A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/12—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • C22C1/051—Making hard metals based on borides, carbides, nitrides, oxides or silicides; Preparation of the powder mixture used as the starting material therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/005—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides comprising a particular metallic binder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

本发明公开了一种氧化铝基金属陶瓷材料及其制备方法，它主要由氧化铝基陶瓷粉末与金属粉末按照质量比为（75‑78）：（22‑25）复合制成，其中，氧化铝基陶瓷粉末包括坯料和釉料，所述坯料和釉料的质量比为（95‑97）：（3‑5），金属粉末选自铜粉、铁粉和镍粉中的一种。本发明提供的一种用于制造预热炉换热管的氧化铝基金属陶瓷材料及其制备方法，主要解决传统氧化铝基金属陶瓷换热管使用周期短、换热效率低的问题，通过复配一种具有良好导热性的氧化铝基金属陶瓷材料，解决了传统氧化铝基金属陶瓷材料不适用换热技术领域的问题，克服了现有预热炉换热管换热效率低、使用周期短的问题。

Description

一种氧化铝基金属陶瓷材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高温预热炉制造技术领域，特别涉及一种用于制造预热炉换热管的氧化铝基金属陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
纳米级二氧化钛的制备方法主要包括物理法和化学法，物理法主要包括溅射法、热蒸发法及激光蒸发法，化学法主要包括液相法和气相法，液相法主要包括均匀沉淀法和溶胶-凝胶法，气相法主要包括TiCl4气相氧化法，目前一般采用TiCl4气相氧化法来制备纳米二氧化钛。TiCl4气相氧化法一般是以氮气作为TiCl4的载气，以氧气作为氧化剂，在高温管式反应器中进行氧化反应，经气固分离，获得纳米级二氧化钛粉体。在实际生产中，氧气需要预加热到800℃以上才能与气相的TiCl4混合反应，于是需要用到气相预热炉，而传统的气相预热炉存在诸多缺陷，例如，预热炉所用的换热管采用的是耐高温的氧化铝或氧化硅基金属陶瓷材料，而氧化铝或氧化硅基金属陶瓷材料导热系数较低，需要在加热一定时间后才能进行换热，其换热效率差，而且在急速升温下易产生热裂，由此导致传统的换热管的使用周期较短，需要时常更换。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种用于制造预热炉换热管的氧化铝基金属陶瓷材料及其制备方法，主要解决传统金属陶瓷换热管使用周期短、换热效率低的问题，通过复配一种具有良好导热性和刚性的氧化铝基金属陶瓷材料，使换热管的导热系数和伸长率得到有效提高，由此降低换热管的使用成本。
本发明采用的技术方案如下：一种氧化铝基金属陶瓷材料，其特征在于，它主要由氧化铝基陶瓷粉末与金属粉末按照质量比为（75-78）：（22-25）复合制成，其中，氧化铝基陶瓷粉末包括坯料和釉料，所述坯料和釉料的质量比为（95-97）：（3-5），金属粉末选自铜粉、铁粉和镍粉中的一种。
在本发明中，创造性的提出用氧化铝基金属陶瓷材料来作为换热管的制造材料，作为本领域的公知常识，氧化铝基金属陶瓷材料的导热系数很差，根据金属成分含量的不同，其在400℃时的导热系数一般在50-70 W/m·K之间，因此，一般不会作为换热结构用材料，但是氧化铝金属陶瓷具有很高的强度和刚性，在高温环境下，氧化铝金属陶瓷的热稳定性能优异，本发明正是基于此，通过改变氧化铝基陶瓷粉末和金属粉末的配比关系，得到了一种具有较高导热系数的氧化铝基金属陶瓷材料，以解决传统氧化铝基金属陶瓷材料不适用换热技术领域的问题，以克服现有预热炉换热管换热效率低、使用周期短的问题。
为了更好地实施本发明，所述坯料的原料中含有以下质量百分比含量的组分：二氧化钛含量为5-7%、碱金属的氧化物含量为3-5%、锆的氧化物含量为1.0-1.5%、镓的氧化物含量为0.05-0.1%和稀土元素的氧化物含量不大于1.0%。
为了更好地实施本发明，所述釉料的原料中含有以下质量百分比含量的组分：铁的氧化物含量为2-4%、钴的氧化物含量为1-3%，碱金属的氧化物含量为2-6%、铜的氧化物含量为1.0-1.3%、镓的氧化物含量为0.05-0.1%、铟的氧化物含量不大于0.05%和稀土元素的氧化物含量不大于1.0%。
进一步，所述稀土元素选自镧、钕、钇、钐、钪和铈的一种或几种；所述碱金属的氧化物选自氧化钾、氧化钠和氧化锂中的一种或几种。
在本发明中，所述氧化铝基陶瓷粉末的制备方法包括以下步骤：
步骤1、采用现有工艺制备坯料，然后在坯料的表面均匀涂覆釉料，再在1300℃以下将烧制成烧制体；
步骤2、将烧制而成的预制体同氧化锌一起粉碎研磨成平均粒径小于50μm的粉末，即得到陶瓷粉末，其中，加入的氧化锌的质量不高于烧制体质量分数的2.0%。
本发明还包括一种氧化铝基金属陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、取设计量的金属粉末和氧化铝基陶瓷粉末置于高速球磨机中进行混合研磨2-4h, 高速球磨机转速为420rad/min，然后置于高速混合机中混合均匀，得到初级混料；
步骤2、设计压制模具，用硬脂酸锌酒精溶液润滑压制模具的内腔，然后将混合料倒入已设计好的模具内，将模具放入粉末压片机中进行压制成型，压制压力为260-280MPa，压制速度为1mm/min，保压时间为15min，得到压坯件；
步骤3、将得到的压坯件置于烘干炉中进行80℃保温烘干3-4h；
步骤4、将烘干后的压坯件放入真空烧结炉中进行真空烧结，真空烧结炉先升温至400℃，初始升温速率为120℃/h，烧结2h，然后升温至900℃，升温速率为1000℃/h，保温1h，再升温至1300℃，升温速率为1100℃/h，保温1h，然后再降温至400℃，保温1h，最后随炉冷却至室温，得到半成品；
步骤5、将得到的半成品进行打磨和精整，在去离子水中进行超声清洗，干燥后即得。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明提供的一种用于制造预热炉换热管的氧化铝基金属陶瓷材料及其制备方法，主要解决传统氧化铝基金属陶瓷换热管使用周期短、换热效率低的问题，通过复配一种具有良好导热性的氧化铝基金属陶瓷材料，解决了传统氧化铝基金属陶瓷材料不适用换热技术领域的问题，克服了现有预热炉换热管换热效率低、使用周期短的问题。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种氧化铝基金属陶瓷材料，它主要由氧化铝基陶瓷粉末与金属粉末按照质量比为（72-75）：（25-28）复合制成，其中，氧化铝基陶瓷粉末包括坯料和釉料，所述坯料和釉料的质量比为（93-96）：（4-7），金属粉末选自铜粉、铁粉和镍粉中的一种。
进一步地，所述坯料的原料中含有以下质量百分比含量的组分：二氧化钛含量为5-7%、碱金属的氧化物含量为3-5%、锆的氧化物含量为1.0-1.5%、镓的氧化物含量为0.05-0.1%和稀土元素的氧化物含量不大于1.0%。
进一步地，所述釉料的原料中含有以下质量百分比含量的组分：铁的氧化物含量为2-4%、钴的氧化物含量为1-3%，碱金属的氧化物含量为2-6%、铜的氧化物含量为1.0-1.3%、镓的氧化物含量为0.05-0.1%、铟的氧化物含量不大于0.05%和稀土元素的氧化物含量不大于1.0%。
进一步地，所述稀土元素选自镧、钕、钇、钐、钪和铈的一种或几种；所述碱金属的氧化物选自氧化钾、氧化钠和氧化锂中的一种或几种。
在本发明的氧化铝基陶瓷粉末的制备方法包括以下步骤：
步骤1、采用现有工艺制备坯料，然后在坯料的表面均匀涂覆釉料，再在1300℃以下将烧制成烧制体；
步骤2、将烧制而成的预制体同氧化锌一起粉碎研磨成平均粒径小于50μm的粉末，即得到陶瓷粉末，其中，加入的氧化锌的质量不高于烧制体质量分数的2.0%。
本发明还包括一种氧化铝基金属陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、取设计量的金属粉末和氧化铝基陶瓷粉末置于高速球磨机中进行混合研磨2-4h, 高速球磨机转速为420rad/min，然后置于高速混合机中混合均匀，得到初级混料；
步骤2、设计压制模具，用硬脂酸锌酒精溶液润滑压制模具的内腔，然后将混合料倒入已设计好的模具内，将模具放入粉末压片机中进行压制成型，压制压力为260-280MPa，压制速度为1mm/min，保压时间为15min，得到压坯件；
步骤3、将得到的压坯件置于烘干炉中进行80℃保温烘干3-4h；
步骤4、将烘干后的压坯件放入真空烧结炉中进行真空烧结，真空烧结炉先升温至400℃，初始升温速率为120℃/h，烧结2h，然后升温至900℃，升温速率为1000℃/h，保温1h，再升温至1300℃，升温速率为1100℃/h，保温1h，然后再降温至400℃，保温1h，最后随炉冷却至室温，得到半成品；
步骤5、将得到的半成品进行打磨和精整，在去离子水中进行超声清洗，干燥后即得。
为了更好地说明本发明，以氧化铝基陶瓷粉末与铁粉复合制备金属陶瓷换热管为例，表1给出了其部分实施例的配方。（%表示质量百分比）
表1 实施例1-4的配方
性能测试
导热系数测试：按照ASTM E1461闪光法导热系数测试；
线膨胀系数测试：按照TMA 静态热机械分析法测试。（400℃条件下测试）
测试结果如表2所示：
由表1和表2可以得到，当氧化铝基金属陶瓷换热管中含有较多量的氧化镓时，金属陶瓷换热管的导热系数和伸长率得到有效提高，其线膨胀系数得到有效降低，因此，本发明的氧化铝基金属陶瓷材料具有优异的导热性能和较低的线膨胀系数，解决了传统氧化铝基金属陶瓷材料不适用换热技术领域的问题，克服了现有预热炉换热管换热效率低、使用周期短的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种氧化铝基金属陶瓷材料，其特征在于，它主要由氧化铝基陶瓷粉末与金属粉末按照质量比为（75-78）：（22-25）复合制成，其中，氧化铝基陶瓷粉末包括坯料和釉料，所述坯料和釉料的质量比为（95-97）：（3-5），金属粉末选自铜粉、铁粉和镍粉中的一种。
2.如权利要求1所述的氧化铝基金属陶瓷材料，其特征在于，所述坯料的原料中含有以下质量百分比含量的组分：二氧化钛含量为5-7%、碱金属的氧化物含量为3-5%、锆的氧化物含量为1.0-1.5%、镓的氧化物含量为0.05-0.1%和稀土元素的氧化物含量不大于1.0%。
3.如权利要求1所述的氧化铝基金属陶瓷材料，其特征在于，所述釉料的原料中含有以下质量百分比含量的组分：铁的氧化物含量为2-4%、钴的氧化物含量为1-3%，碱金属的氧化物含量为2-6%、铜的氧化物含量为1.0-1.3%、镓的氧化物含量为0.05-0.1%、铟的氧化物含量不大于0.05%和稀土元素的氧化物含量不大于1.0%。
4.如权利要求2或3所述的氧化铝基金属陶瓷材料，其特征在于，所述稀土元素选自镧、钕、钇、钐、钪和铈的一种或几种；所述碱金属的氧化物选自氧化钾、氧化钠和氧化锂中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的氧化铝基金属陶瓷材料，其特征在于，所述氧化铝基陶瓷粉末的制备方法包括以下步骤：
步骤1、采用现有工艺制备坯料，然后在坯料的表面均匀涂覆釉料，再在1300℃以下将烧制成烧制体；
步骤2、将烧制而成的预制体同氧化锌一起粉碎研磨成平均粒径小于50μm的粉末，即得到陶瓷粉末，其中，加入的氧化锌的质量不高于烧制体质量分数的2.0%。
6.如权利要求1所述的氧化铝基金属陶瓷材料，其特征在于，所述氧化铝基金属陶瓷材料的制备方法包括以下步骤：
步骤1、取设计量的金属粉末和氧化铝基陶瓷粉末置于高速球磨机中进行混合研磨2-4h, 高速球磨机转速为420rad/min，然后置于高速混合机中混合均匀，得到初级混料；
步骤2、设计压制模具，用硬脂酸锌酒精溶液润滑压制模具的内腔，然后将混合料倒入已设计好的模具内，将模具放入粉末压片机中进行压制成型，压制压力为260-280MPa，压制速度为1mm/min，保压时间为15min，得到压坯件；
步骤3、将得到的压坯件置于烘干炉中进行80℃保温烘干3-4h；
步骤4、将烘干后的压坯件放入真空烧结炉中进行真空烧结，真空烧结炉先升温至400℃，初始升温速率为120℃/h，烧结2h，然后升温至900℃，升温速率为1000℃/h，保温1h，再升温至1300℃，升温速率为1100℃/h，保温1h，然后再降温至400℃，保温1h，最后随炉冷却至室温，得到半成品；
步骤5、将得到的半成品进行打磨和精整，在去离子水中进行超声清洗，干燥后即得。
CN201711119542.0A 2017-11-14 2017-11-14 一种氧化铝基金属陶瓷材料及其制备方法 Pending CN107937790A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711119542.0A CN107937790A (zh) 2017-11-14 2017-11-14 一种氧化铝基金属陶瓷材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711119542.0A CN107937790A (zh) 2017-11-14 2017-11-14 一种氧化铝基金属陶瓷材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107937790A true CN107937790A (zh) 2018-04-20

Family

ID=61934967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711119542.0A Pending CN107937790A (zh) 2017-11-14 2017-11-14 一种氧化铝基金属陶瓷材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107937790A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111269030A (zh) * 2020-01-21 2020-06-12 徐州凹凸光电科技有限公司 一种一体式金属/陶瓷复合材料的制备方法及其应用
CN114058919A (zh) * 2021-11-15 2022-02-18 郑州大学 金刚石锯片烧结用金属陶瓷模具材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN87101815A (zh) * 1986-03-12 1987-09-23 奥林公司 以玻璃为粘结组分的金属陶瓷衬底
CN1410575A (zh) * 2002-12-02 2003-04-16 株洲硬质合金集团有限公司 一种金属陶瓷及其制备方法
CN106017196A (zh) * 2016-06-02 2016-10-12 成都爻能节能科技有限公司 一种热交换装置及热交换装置中用的节能网
CN106077660A (zh) * 2016-06-15 2016-11-09 张荣斌 一种粉末冶金制备发动机气门座的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN87101815A (zh) * 1986-03-12 1987-09-23 奥林公司 以玻璃为粘结组分的金属陶瓷衬底
CN1410575A (zh) * 2002-12-02 2003-04-16 株洲硬质合金集团有限公司 一种金属陶瓷及其制备方法
CN106017196A (zh) * 2016-06-02 2016-10-12 成都爻能节能科技有限公司 一种热交换装置及热交换装置中用的节能网
CN106077660A (zh) * 2016-06-15 2016-11-09 张荣斌 一种粉末冶金制备发动机气门座的方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111269030A (zh) * 2020-01-21 2020-06-12 徐州凹凸光电科技有限公司 一种一体式金属/陶瓷复合材料的制备方法及其应用
CN114058919A (zh) * 2021-11-15 2022-02-18 郑州大学 金刚石锯片烧结用金属陶瓷模具材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101757069B1 (ko) 알루미나 복합체 세라믹스 조성물 및 그의 제조방법
CN102531392B (zh) 一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法
CN104387073B (zh) 基于反应烧结法制造超细高韧性碳化硅陶瓷材料的方法
CN106966732A (zh) 一种细粉碳化硅陶瓷及其制备方法
CN105218121A (zh) 低蠕变、锆英石不分解的溢流砖及其制备方法
CN107937790A (zh) 一种氧化铝基金属陶瓷材料及其制备方法
CN107881391A (zh) 一种氧化锆基金属陶瓷材料及其制备方法
CN107881357A (zh) 一种氧化锆基金属陶瓷材料的制备方法
CN102531396A (zh) 一种低温共烧玻璃陶瓷复合材料及其制备方法
CN106116586A (zh) 一种钼合金MoSi2‑ZrO2‑Y2O3涂层及其制备方法和应用
CN105777162A (zh) 一种掺杂Y2O3的BaZrO3耐火材料
CN112939608B (zh) 一种白色氮化铝陶瓷及其热压烧结方法和用途
CN106747433B (zh) 氧化锆基纳米陶瓷工模具材料及其制备方法
CN107739953A (zh) 一种氧化铍基金属陶瓷材料及其制备方法
CN101734920A (zh) 一种氮化钛多孔陶瓷及其制备方法
CN109231972B (zh) 轻质电熔刚玉砖
CN109055843A (zh) 一种钼铪锆钛碳合金的制备方法
CN107721450A (zh) 一种多孔陶瓷材料的制备方法
CN107937791A (zh) 一种氧化铝基金属陶瓷材料的制备方法
CN107841671A (zh) 一种氧化铍基金属陶瓷的制备方法
CN107417271A (zh) 一种稀土铝(硅)酸盐棒状晶增强镁铝尖晶石材料的制备方法
CN103922706B (zh) 一种低温烧结小比重高强度氧化锆-氧化铝复合材料及其制备方法
KR20190023485A (ko) 질화알루미늄 소결체 및 이의 제조방법
CN101172844A (zh) 一种制作氧化锆喷涂板的工艺方法
CN109133976A (zh) 一种多孔氧化铝制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180420

RJ01 Rejection of invention patent application after publication