本發(fā)明涉及陶瓷材料領(lǐng)域，特別涉及到一種添加金屬鈦的抗靜電復(fù)合陶瓷材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：金屬陶瓷是硬質(zhì)(陶瓷)相和強(qiáng)韌(粘接)相組織結(jié)構(gòu)的一種復(fù)合材料。金屬陶瓷中陶瓷相是多晶燒結(jié)材料，其致命弱點是脆性大、韌性不足。因此對高性能金屬陶瓷材料的設(shè)計主要方向是克服脆性及提高韌性。金屬陶瓷的陶瓷材料的強(qiáng)韌化方法主要有：顆粒增韌、纖維增韌、相變強(qiáng)化、晶須增韌等，此外最重要的，是在陶瓷相中引入的韌性金屬作為粘結(jié)相，這也是“金屬”陶瓷名稱的緣由。為了能夠使金屬陶瓷的制作工藝更加簡單化，本發(fā)明研制出一款添加有金屬鈦的復(fù)合陶瓷材料，不僅提高了陶瓷材料的性能和品質(zhì)同時簡化了陶瓷制作工藝流程，期望可以滿足市場的需求。技術(shù)實現(xiàn)要素：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種添加金屬鈦的抗靜電復(fù)合陶瓷材料及其制備方法，通過采用特定原料進(jìn)行組合，配合相應(yīng)的生產(chǎn)工藝，得到的添加金屬鈦的抗靜電復(fù)合陶瓷材料，其強(qiáng)度大，抗沖擊力強(qiáng)，同時兼具抗靜電性能，能夠滿足行業(yè)的要求，具有較好的應(yīng)用前景。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：添加金屬鈦的抗靜電復(fù)合陶瓷材料，由下列重量份的原料制成：鈦1-3份、二氧化鈦1-3份、稀土2-5份、葉臘石3-8份、高嶺土5-10份、硅質(zhì)砂巖10-15份、鋰云母1-3份、菱鎂礦1-2份、聚乙二醇1-3份、鈦酸鋇1-3份、硼酸鈣2-4份、甲基乙烯基二氯硅烷1-2份、四乙二醇二甲醚2-5份、分散劑1-4份、穩(wěn)定劑2-5份、偶聯(lián)劑1-2份。優(yōu)選地，所述分散劑為焦磷酸鈉、正磷酸鈉、酒石酸鈉、硅酸鈉中的一種或幾種。優(yōu)選地，所述穩(wěn)定劑為氯硅酸鈉復(fù)合物、硬脂酸鋰、苯甲酸鈣、月硅酸鈣中的任意一種。優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑選自磷酸氨芐酯、雙十六烷基硼酸異丙酯、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷中的任意一種或幾種。所述的添加金屬鈦的抗靜電復(fù)合陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：（1）按照重量份稱取各原料；（2）將葉臘石、高嶺土、硅質(zhì)砂巖、鋰云母、菱鎂礦加入管式爐內(nèi)進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為500-660℃，時間為30分鐘，然后自然降溫冷卻至室溫，靜置30分鐘;（3）將鈦、二氧化鈦、稀土、鈦酸鋇、硼酸鈣、步驟（2）的混合物加入球磨機(jī)，球磨機(jī)中球料比為25:1，球磨時間為3-5小時，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為100-200轉(zhuǎn)/分鐘；（4）將步驟（3）的球磨粉碎物、聚乙二醇、甲基乙烯基二氯硅烷、四乙二醇二甲醚、分散劑一起加入高速加壓勻質(zhì)機(jī)中，轉(zhuǎn)速3000-5000轉(zhuǎn)/分鐘，壓強(qiáng)為1-2MPa，混合攪拌30分鐘；（5）將步驟（4）的勻質(zhì)混合物過篩分選，收集過篩混合物；（6）將步驟（5）的過篩混合物、穩(wěn)定劑、偶聯(lián)劑注入模具中，在高溫煅燒爐中進(jìn)行加壓成型，煅燒溫度以8-10℃/分的升溫速度升至660-720℃，然后在溫度為660-720℃時保溫60分鐘，加壓速度為0.05-0.1MPa/分，成型壓力為2-5MPa；（7）將步驟（6）的煅燒模型降至室溫后，去模、脫蠟、放于氮氣保溫箱中養(yǎng)護(hù)2-4小時，即得成品。優(yōu)選地，所述篩孔徑為200-300目。優(yōu)選地，所述保溫箱溫度為65-75℃。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為：（1）本發(fā)明的添加金屬鈦的抗靜電復(fù)合陶瓷材料，以葉臘石、高嶺土、硅質(zhì)砂巖、鋰云母、菱鎂礦、鈦、二氧化鈦、稀土、鈦酸鋇、硼酸鈣為主要成分，通過加入聚乙二醇、甲基乙烯基二氯硅烷、四乙二醇二甲醚、分散劑、穩(wěn)定劑、偶聯(lián)劑，輔以加熱處理、球磨粉碎、加壓勻質(zhì)、過篩分選、高溫煅燒、去模脫蠟、養(yǎng)護(hù)成型等工藝，使得制備而成的添加金屬鈦的抗靜電復(fù)合陶瓷材料，其強(qiáng)度大，抗沖擊力強(qiáng)，同時兼具抗靜電性能，能夠滿足行業(yè)的要求，具有較好的應(yīng)用前景。（2）本發(fā)明的添加金屬鈦的抗靜電復(fù)合陶瓷材料原料廉價、工藝簡單，適于大規(guī)模工業(yè)化運用，實用性強(qiáng)。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例對發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。實施例1（1）按照重量份稱取鈦1份、二氧化鈦1份、稀土2份、葉臘石3份、高嶺土5份、硅質(zhì)砂巖10份、鋰云母1份、菱鎂礦1份、聚乙二醇1份、鈦酸鋇1份、硼酸鈣2份、甲基乙烯基二氯硅烷1份、四乙二醇二甲醚2份、焦磷酸鈉1份、氯硅酸鈉復(fù)合物2份、磷酸氨芐酯1份；（2）將葉臘石、高嶺土、硅質(zhì)砂巖、鋰云母、菱鎂礦加入管式爐內(nèi)進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為500℃，時間為30分鐘，然后自然降溫冷卻至室溫，靜置30分鐘;（3）將鈦、二氧化鈦、稀土、鈦酸鋇、硼酸鈣、步驟（2）的混合物加入球磨機(jī)，球磨機(jī)中球料比為25:1，球磨時間為3小時，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘；（4）將步驟（3）的球磨粉碎物、聚乙二醇、甲基乙烯基二氯硅烷、四乙二醇二甲醚、焦磷酸鈉一起加入高速加壓勻質(zhì)機(jī)中，轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分鐘，壓強(qiáng)為1MPa，混合攪拌30分鐘；（5）將步驟（4）的勻質(zhì)混合物過篩分選，收集過篩混合物，篩孔徑為200目；（6）將步驟（5）的過篩混合物、氯硅酸鈉復(fù)合物、磷酸氨芐酯注入模具中，在高溫煅燒爐中進(jìn)行加壓成型，煅燒溫度以8℃/分的升溫速度升至660℃，然后在溫度為660℃時保溫60分鐘，加壓速度為0.05MPa/分，成型壓力為2MPa；（7）將步驟（6）的煅燒模型降至室溫后，去模、脫蠟、放于氮氣保溫箱中養(yǎng)護(hù)2小時，即得成品，保溫箱溫度為65℃。制得的添加金屬鈦的抗靜電復(fù)合陶瓷材料的性能測試結(jié)果如表1所示。實施例2（1）按照重量份稱取鈦1份、二氧化鈦2份、稀土3份、葉臘石4份、高嶺土7份、硅質(zhì)砂巖12份、鋰云母2份、菱鎂礦1份、聚乙二醇2份、鈦酸鋇2份、硼酸鈣2份、甲基乙烯基二氯硅烷1份、四乙二醇二甲醚3份、正磷酸鈉2份、硬脂酸鋰3份、雙十六烷基硼酸異丙酯1份；（2）將葉臘石、高嶺土、硅質(zhì)砂巖、鋰云母、菱鎂礦加入管式爐內(nèi)進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為550℃，時間為30分鐘，然后自然降溫冷卻至室溫，靜置30分鐘;（3）將鈦、二氧化鈦、稀土、鈦酸鋇、硼酸鈣、步驟（2）的混合物加入球磨機(jī)，球磨機(jī)中球料比為25:1，球磨時間為3.5小時，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為120轉(zhuǎn)/分鐘；（4）將步驟（3）的球磨粉碎物、聚乙二醇、甲基乙烯基二氯硅烷、四乙二醇二甲醚、正磷酸鈉一起加入高速加壓勻質(zhì)機(jī)中，轉(zhuǎn)速4000轉(zhuǎn)/分鐘，壓強(qiáng)為1.3MPa，混合攪拌30分鐘；（5）將步驟（4）的勻質(zhì)混合物過篩分選，收集過篩混合物，篩孔徑為220目；（6）將步驟（5）的過篩混合物、硬脂酸鋰、雙十六烷基硼酸異丙酯注入模具中，在高溫煅燒爐中進(jìn)行加壓成型，煅燒溫度以8℃/分的升溫速度升至680℃，然后在溫度為680℃時保溫60分鐘，加壓速度為0.07MPa/分，成型壓力為3MPa；（7）將步驟（6）的煅燒模型降至室溫后，去模、脫蠟、放于氮氣保溫箱中養(yǎng)護(hù)2.5小時，即得成品，保溫箱溫度為67℃。制得的添加金屬鈦的抗靜電復(fù)合陶瓷材料的性能測試結(jié)果如表1所示。實施例3（1）按照重量份稱取鈦2份、二氧化鈦2份、稀土4份、葉臘石7份、高嶺土9份、硅質(zhì)砂巖14份、鋰云母2份、菱鎂礦2份、聚乙二醇2份、鈦酸鋇2份、硼酸鈣3份、甲基乙烯基二氯硅烷2份、四乙二醇二甲醚4份、酒石酸鈉3份、苯甲酸鈣4份、乙烯基三乙氧基硅烷2份；（2）將葉臘石、高嶺土、硅質(zhì)砂巖、鋰云母、菱鎂礦加入管式爐內(nèi)進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為600℃，時間為30分鐘，然后自然降溫冷卻至室溫，靜置30分鐘;（3）將鈦、二氧化鈦、稀土、鈦酸鋇、硼酸鈣、步驟（2）的混合物加入球磨機(jī)，球磨機(jī)中球料比為25:1，球磨時間為4.5小時，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為170轉(zhuǎn)/分鐘；（4）將步驟（3）的球磨粉碎物、聚乙二醇、甲基乙烯基二氯硅烷、四乙二醇二甲醚、酒石酸鈉一起加入高速加壓勻質(zhì)機(jī)中，轉(zhuǎn)速4500轉(zhuǎn)/分鐘，壓強(qiáng)為1.7MPa，混合攪拌30分鐘；（5）將步驟（4）的勻質(zhì)混合物過篩分選，收集過篩混合物，篩孔徑為250目；（6）將步驟（5）的過篩混合物、苯甲酸鈣、乙烯基三乙氧基硅烷注入模具中，在高溫煅燒爐中進(jìn)行加壓成型，煅燒溫度以9℃/分的升溫速度升至700℃，然后在溫度為700℃時保溫60分鐘，加壓速度為0.09MPa/分，成型壓力為4MPa；（7）將步驟（6）的煅燒模型降至室溫后，去模、脫蠟、放于氮氣保溫箱中養(yǎng)護(hù)3.5小時，即得成品，保溫箱溫度為72℃。制得的添加金屬鈦的抗靜電復(fù)合陶瓷材料的性能測試結(jié)果如表1所示。實施例4（1）按照重量份稱取鈦3份、二氧化鈦3份、稀土5份、葉臘石8份、高嶺土10份、硅質(zhì)砂巖15份、鋰云母3份、菱鎂礦2份、聚乙二醇3份、鈦酸鋇3份、硼酸鈣4份、甲基乙烯基二氯硅烷2份、四乙二醇二甲醚5份、硅酸鈉4份、月硅酸鈣5份、γ-縮水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷2份；（2）將葉臘石、高嶺土、硅質(zhì)砂巖、鋰云母、菱鎂礦加入管式爐內(nèi)進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為660℃，時間為30分鐘，然后自然降溫冷卻至室溫，靜置30分鐘;（3）將鈦、二氧化鈦、稀土、鈦酸鋇、硼酸鈣、步驟（2）的混合物加入球磨機(jī)，球磨機(jī)中球料比為25:1，球磨時間為5小時，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘；（4）將步驟（3）的球磨粉碎物、聚乙二醇、甲基乙烯基二氯硅烷、四乙二醇二甲醚、硅酸鈉一起加入高速加壓勻質(zhì)機(jī)中，轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分鐘，壓強(qiáng)為2MPa，混合攪拌30分鐘；（5）將步驟（4）的勻質(zhì)混合物過篩分選，收集過篩混合物，篩孔徑為300目；（6）將步驟（5）的過篩混合物、月硅酸鈣、γ-縮水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷注入模具中，在高溫煅燒爐中進(jìn)行加壓成型，煅燒溫度以10℃/分的升溫速度升至720℃，然后在溫度為720℃時保溫60分鐘，加壓速度為0.1MPa/分，成型壓力為5MPa；（7）將步驟（6）的煅燒模型降至室溫后，去模、脫蠟、放于氮氣保溫箱中養(yǎng)護(hù)4小時，即得成品，保溫箱溫度為75℃。制得的添加金屬鈦的抗靜電復(fù)合陶瓷材料的性能測試結(jié)果如表1所示。對比例1（1）按照重量份稱取鈦1份、二氧化鈦1份、葉臘石3份、高嶺土5份、硅質(zhì)砂巖10份、鋰云母1份、菱鎂礦1份、聚乙二醇1份、鈦酸鋇1份、甲基乙烯基二氯硅烷1份、四乙二醇二甲醚2份、焦磷酸鈉1份、氯硅酸鈉復(fù)合物2份、磷酸氨芐酯1份；（2）將葉臘石、高嶺土、硅質(zhì)砂巖、鋰云母、菱鎂礦加入管式爐內(nèi)進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為500℃，時間為30分鐘，然后自然降溫冷卻至室溫，靜置30分鐘;（3）將鈦、二氧化鈦、鈦酸鋇、步驟（2）的混合物加入球磨機(jī)，球磨機(jī)中球料比為25:1，球磨時間為3小時，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘；（4）將步驟（3）的球磨粉碎物、聚乙二醇、甲基乙烯基二氯硅烷、四乙二醇二甲醚、焦磷酸鈉一起加入高速加壓勻質(zhì)機(jī)中，轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分鐘，壓強(qiáng)為1MPa，混合攪拌30分鐘；（5）將步驟（4）的勻質(zhì)混合物過篩分選，收集過篩混合物，篩孔徑為200目；（6）將步驟（5）的過篩混合物、氯硅酸鈉復(fù)合物、磷酸氨芐酯注入模具中，在高溫煅燒爐中進(jìn)行加壓成型，煅燒溫度以8℃/分的升溫速度升至660℃，然后在溫度為660℃時保溫60分鐘，加壓速度為0.05MPa/分，成型壓力為2MPa；（7）將步驟（6）的煅燒模型降至室溫后，去模、脫蠟、放于氮氣保溫箱中養(yǎng)護(hù)2小時，即得成品，保溫箱溫度為65℃。制得的添加金屬鈦的抗靜電復(fù)合陶瓷材料的性能測試結(jié)果如表1所示。對比例2（1）按照重量份稱取鈦3份、稀土5份、葉臘石8份、高嶺土10份、硅質(zhì)砂巖15份、鋰云母3份、菱鎂礦2份、鈦酸鋇3份、硼酸鈣4份、甲基乙烯基二氯硅烷2份、四乙二醇二甲醚5份、硅酸鈉4份、月硅酸鈣5份、γ-縮水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷2份；（2）將葉臘石、高嶺土、硅質(zhì)砂巖、鋰云母、菱鎂礦加入管式爐內(nèi)進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為660℃，時間為30分鐘，然后自然降溫冷卻至室溫，靜置30分鐘;（3）將鈦、稀土、鈦酸鋇、硼酸鈣、步驟（2）的混合物加入球磨機(jī)，球磨機(jī)中球料比為25:1，球磨時間為5小時，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘；（4）將步驟（3）的球磨粉碎物、甲基乙烯基二氯硅烷、四乙二醇二甲醚、硅酸鈉一起加入高速加壓勻質(zhì)機(jī)中，轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分鐘，壓強(qiáng)為2MPa，混合攪拌30分鐘；（5）將步驟（4）的勻質(zhì)混合物過篩分選，收集過篩混合物，篩孔徑為300目；（6）將步驟（5）的過篩混合物、月硅酸鈣、γ-縮水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷注入模具中，在高溫煅燒爐中進(jìn)行加壓成型，煅燒溫度以10℃/分的升溫速度升至720℃，然后在溫度為720℃時保溫60分鐘，加壓速度為0.1MPa/分，成型壓力為5MPa；（7）將步驟（6）的煅燒模型降至室溫后，去模、脫蠟、放于氮氣保溫箱中養(yǎng)護(hù)4小時，即得成品，保溫箱溫度為75℃。制得的添加金屬鈦的抗靜電復(fù)合陶瓷材料的性能測試結(jié)果如表1所示。將實施例1-4和對比例1-2的制得的添加金屬鈦的抗靜電復(fù)合陶瓷材料進(jìn)行表面電阻率、抗彎強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性這幾項性能測試。表1表面電阻率抗彎強(qiáng)度，Mpa抗壓強(qiáng)度Mpa化學(xué)穩(wěn)定性實施例14.3*105950855通過實施例24.5*105965850通過實施例34.8*105970840通過實施例45.1*105968860通過對比例17.4*104643550通過對比例26.3*104712600通過本發(fā)明的添加金屬鈦的抗靜電復(fù)合陶瓷材料，以葉臘石、高嶺土、硅質(zhì)砂巖、鋰云母、菱鎂礦、鈦、二氧化鈦、稀土、鈦酸鋇、硼酸鈣為主要成分，通過加入聚乙二醇、甲基乙烯基二氯硅烷、四乙二醇二甲醚、分散劑、穩(wěn)定劑、偶聯(lián)劑，輔以加熱處理、球磨粉碎、加壓勻質(zhì)、過篩分選、高溫煅燒、去模脫蠟、養(yǎng)護(hù)成型等工藝，使得制備而成的添加金屬鈦的抗靜電復(fù)合陶瓷材料，其強(qiáng)度大，抗沖擊力強(qiáng)，同時兼具抗靜電性能，能夠滿足行業(yè)的要求，具有較好的應(yīng)用前景。本發(fā)明的添加金屬鈦的抗靜電復(fù)合陶瓷材料原料廉價、工藝簡單，適于大規(guī)模工業(yè)化運用，實用性強(qiáng)。以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的
技術(shù)領(lǐng)域：
，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3