一種利用納米氧化鋯增韌的高鉻耐火材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用納米氧化鋯增韌的高鉻耐火材料的制備方法，可以確保生產(chǎn)一種具有良好抗熱震性不容易開裂，能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行于窯爐內(nèi)部的高鉻材料，是以91～97wt％顏料級(jí)氧化鉻微粉為基體、1～6wt％納米氧化鋯粉為添加劑、3wt％二氧化鈦微粉為助燒劑，通過(guò)球磨分散形成均一分散的漿料，漿料經(jīng)干燥成為粉體后，經(jīng)粘結(jié)成型制得Cr2O3-ZrO2-TiO2材料，該Cr2O3-ZrO2-TiO2高鉻耐火材料是納米氧化鋯粉分布在氧化鉻的晶粒間或被包裹到氧化鉻晶粒內(nèi)的細(xì)晶結(jié)構(gòu)，其經(jīng)燒結(jié)后體積密度在3.52～4.68g/cm3，氣孔率在9.8％～33.2％之間。本發(fā)明制得的高鉻耐火材料具有較高致密性和抗熱震性。
【專利說(shuō)明】一種利用納米氧化鋯增韌的高鉻耐火材料的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及耐火材料增韌領(lǐng)域，尤其涉及一種納米氧化鋯增韌的高鉻耐火材料及其制備。

【背景技術(shù)】
[0002]高鉻材料由于其自身良好的高溫性能、氧化鉻本身在灰渣和玻璃中的低溶解度、以及其顯著的耐侵蝕性能，常被用作無(wú)堿玻璃纖維窯爐及煤氣氣化爐的關(guān)鍵內(nèi)襯材料。該內(nèi)襯材料的工作環(huán)境惡劣，長(zhǎng)期處于高溫的氣液侵蝕狀態(tài)下，經(jīng)受高溫氣體的沖刷及玻璃液或者熔渣的侵蝕滲透。此外，窯爐在升降溫過(guò)程中溫度的急劇變化及爐內(nèi)的溫度波動(dòng)，極其容易致使材料因內(nèi)部熱應(yīng)力造成材料剝落和開裂，從而大大降低窯爐的使用壽命。
[0003]由于氧化鉻本身燒結(jié)后顆粒與顆粒直接接觸，不存在液相，氧化鉻材料本身抗熱震性較差。而氣化爐和窯爐均需要材料本身具有較好的抗熱震性，從而減少因停爐熱修，重砌乃至低窯爐壽命造成的龐大經(jīng)濟(jì)損失。因此，很多研究致力于提高高鉻材料的抗熱震性。提高高鉻材料的抗熱震性，目前主要報(bào)道有以下三種方式:添加粗顆粒氧化鉻形成顆粒級(jí)配提高熱震；增大氣孔率提高抗熱震性；添加其他耐侵蝕的氧化物，如氧化鋯、氧化鈦、氧化鋁及氧化鎂等。粗晶結(jié)構(gòu)和較大的氣孔率將會(huì)使為熔渣和玻璃液的侵蝕預(yù)留了通路會(huì)大大降低材料的抗侵蝕性。而添加耐火度相當(dāng)?shù)难趸飫t受到更大的青睞。氧化鋁的添加會(huì)與氧化鉻形成固溶體促進(jìn)燒結(jié)致密化并提高材料強(qiáng)度及抗熱震性，氧化鎂添加與氧化鉻形成鎂鉻尖晶石也能提高抗熱震性，但這兩種方式對(duì)致密度的提高幅度均有限，產(chǎn)生的鎂鉻尖晶石其抗侵蝕性與氧化鉻本身相差較大。故添加單斜氧化鋯，利用氧化鋯自身特性增韌是一種較為被大家認(rèn)同的方法。
[0004]目前，洛陽(yáng)耐火材料研究院及NETL等研究者們通過(guò)添加微米級(jí)氧化鋯來(lái)增韌氧化鉻耐火材料。隨著納米科技的發(fā)展，人們逐漸將納米技術(shù)引入到了耐火材料領(lǐng)域，參見:A.Azhari, F.Golestan1-Fard等發(fā)現(xiàn)在鎂鉻耐火材料中引入納米氧化鐵大大改善了材料的燒結(jié)性能和力學(xué)性能(Journal of the European CeramicSociety, 2009，29:2679 - 2684)。Min Chen, Caiyun Lu 等發(fā)現(xiàn)在鎂鈣耐火材料中引入納米氧化錯(cuò)相對(duì)微米氧化錯(cuò)，其熱震性得到大大改善(Journal of the European CeramicSociety, 2007, 27:4633 - 4638)。鑒于納米氧化物引入在耐火材料中發(fā)揮的良好的改善作用，如改善了材料的燒結(jié)性能、力學(xué)性能和抗熱震性能。所以，這里將納米氧化鋯引入到高絡(luò)材料中以提聞聞絡(luò)材料的性能的研究具有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種利用納米氧化鋯增韌的高鉻耐火材料的制備方法，可以獲得一種具有較高致密性和抗熱震性的高鉻材料，以確保生產(chǎn)一種具有良好抗熱震性不容易開裂，能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行于窯爐內(nèi)部的高鉻材料。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的一種利用納米氧化鋯增韌的高鉻耐火材料的制備方法，以91?97wt%顏料級(jí)氧化鉻微粉為基體、I?6wt%納米氧化鋯粉為添加劑、3wt% 二氧化鈦微粉為助燒劑，通過(guò)球磨分散形成均一分散的漿料，漿料經(jīng)干燥成為粉體后，經(jīng)粘結(jié)成型制得Cr2O3-ZrO2-T12材料，其具體包括如下步驟:
[0007]步驟一、制備分散液:以占氧化鉻微粉、納米氧化鋯粉與二氧化鈦微粉總質(zhì)量的0.9wt%馬來(lái)酸-丙烯酸共聚物與占氧化鉻微粉、納米氧化鋯粉與二氧化鈦微粉體總質(zhì)量的0.08wt %三聚磷酸鈉為復(fù)合分散劑加入到去離子水中，用氨水調(diào)節(jié)pH為3?11，得到分散液；
[0008]步驟二、制備漿料:將氧化鉻微粉、納米氧化鋯粉和二氧化鈦微粉按照各組分的質(zhì)量百分含量混合后與步驟一得到的分散液混合，球磨6h后得到穩(wěn)定分散的漿料；
[0009]步驟三、漿料的干燥:將步驟二得到的漿料于120°C干燥即得混合粉體；
[0010]步驟四、成型:向步驟三得到的混合粉體中加入濃度為5?七％的PVA水溶液，在壓力為75?120MPa下壓制為成型坯體；
[0011]步驟五、將步驟四所得成型坯體于550°C脫膠4h，制得生坯；
[0012]步驟六、將步驟五所得生坯置于流動(dòng)的氮?dú)鈿夥障聼Y(jié)，其燒結(jié)溫度在1400?1500°C，保溫時(shí)間為2.5h ;最終制得Cr2O3-ZrO2-T12高鉻耐火材料；該Cr2O3-ZrO2-T12高鉻耐火材料是納米氧化鋯粉分布在氧化鉻的晶粒間或被包裹到氧化鉻晶粒內(nèi)的細(xì)晶結(jié)構(gòu)，其經(jīng)燒結(jié)后體積密度在3.52?4.68g/cm3，氣孔率在9.8%?33.2%之間。
[0013]本發(fā)明利用納米氧化鋯增韌的高鉻耐火材料的制備方法，其中，納米氧化鋯粉為單斜納米氧化鋯粉，納米氧化鋯粉的平均粒度為50nm，納米氧化鋯粉的純度為99.9% ;二氧化鈦的純度為化學(xué)純，二氧化鈦的粒度為0.5?0.8 μ m。所述氧化鉻微粉的中位粒徑為0.8 μ m0
[0014]本發(fā)明測(cè)試表征手段如下:
[0015]燒結(jié)體強(qiáng)度分析:采用DL-15型萬(wàn)能測(cè)試機(jī)測(cè)試條狀式樣三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度。
[0016]形貌分析:采用Hitachis-4800型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(Japan)對(duì)樣品表面形貌進(jìn)行分析。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0018]本發(fā)明采用復(fù)合分散劑分散納米氧化鋯、微米氧化鉻和氧化鈦混合粉體，分散效果明顯，能夠得到均一分散的粉體。利于經(jīng)燒結(jié)制得納米氧化鋯均勻分散在氧化鉻晶粒之間或者氧化鉻晶粒內(nèi)部的良好細(xì)晶結(jié)構(gòu)。所制備的納米氧化鋯增韌的高鉻材料不僅微觀結(jié)構(gòu)均勻，具有良好的細(xì)晶結(jié)構(gòu)，而且具有較高的抗熱震性。所制備的添加納米氧化鋯材料比不添加納米氧化錯(cuò)的高鉻材料，其于950°C保溫30min后水冷，5wt% ZrO2添加的致密氧化鉻材料其重復(fù)循環(huán)3次后其強(qiáng)度保有率最高可達(dá)54%。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1不同分散劑的沉積率_時(shí)間關(guān)系圖；
[0020]圖2是本發(fā)明實(shí)施例4不同二聚憐酸鈉的量的沉積率_時(shí)間關(guān)系圖；
[0021]圖3是本發(fā)明實(shí)施例5不同pH下復(fù)合分散劑分散粉體的沉積率-時(shí)間關(guān)系圖；
[0022]圖4是本發(fā)明實(shí)施例6三種情況下1400°C燒結(jié)體的體密和顯氣孔率對(duì)比圖；
[0023]圖5是本發(fā)明實(shí)施例7不同氧化鋯添加的于1500°C燒結(jié)體的體積密度和顯氣孔率規(guī)律圖；
[0024]圖6是本發(fā)明實(shí)施例7不同氧化鋯添加的于1500°C燒結(jié)試樣經(jīng)過(guò)三次熱震循環(huán)后的強(qiáng)度保有率和剩余強(qiáng)度圖；
[0025]圖7是本發(fā)明實(shí)施例7中5wt % ZrO2的表面SEM圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方法做進(jìn)一步的說(shuō)明。提供實(shí)施例是為了理解的方便，絕不是限制本發(fā)明。
[0027]本發(fā)明利用納米氧化鋯增韌的高鉻耐火材料的制備方法，以91?97wt%顏料級(jí)氧化鉻微粉為基體、I?6wt%納米氧化鋯粉為添加劑、3wt%二氧化鈦微粉為助燒劑，通過(guò)球磨分散形成均一分散的漿料，漿料經(jīng)干燥成為粉體后，經(jīng)粘結(jié)成型制得Cr2O3-ZrO2-T12材料，該Cr2O3-ZrO2-T12高鉻耐火材料是納米氧化鋯粉分布在氧化鉻的晶粒間或被包裹到氧化鉻晶粒內(nèi)的細(xì)晶結(jié)構(gòu)，其經(jīng)燒結(jié)后體積密度在3.52?4.68g/cm3，氣孔率在9.8%?33.2%之間。
[0028]納米氧化鋯粉為單斜納米氧化鋯粉，納米氧化鋯粉的平均粒度為50nm，納米氧化鋯粉的純度為99.9% ;二氧化鈦的純度為化學(xué)純，二氧化鈦的粒度為0.5?0.8 μ m。所述氧化鉻微粉的中位粒徑為0.8 μ m。
[0029]實(shí)施例1:分散液的最佳選擇
[0030]將碳酸氫銨、檸檬酸銨、聚乙二醇2000(PEG2000)、聚乙二醇20000 (PEG20000)、MA/AA及MA/AA/三聚磷酸鈉復(fù)合分散劑，分別以氧化鉻微粉、納米氧化鋯粉(3wt %的氧化鉻微粉的質(zhì)量)和二氧化鈦(3wt%的氧化鉻微粉的質(zhì)量)粉體總質(zhì)量11.05g的0.2wt%,0.1wt % > Iwt % >0.lwt% >0.0.9wt % /0.08wt% (各組分及百分比的選擇均為各分散劑的最佳分散量)加入到1ml去離子水中并調(diào)節(jié)pH到9，置于等大的有刻度的試管中經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)只有MA/AA及MA/AA和三聚磷酸鈉復(fù)合分散劑能夠使得粉體共沉降。其他組分的懸濁液均分層為兩種濃度的懸濁液，表明這些分散劑對(duì)不同粒徑的粉體分散效果不均一，無(wú)法保證能夠獲得納米氧化鋯粉體與氧化鉻粉體均勻分散的粉體。以沉積率RSH來(lái)反映分散效果，如圖1所示，是不同分散劑的沉積率RSH-時(shí)間h關(guān)系曲線圖，可以發(fā)現(xiàn)馬來(lái)酸-丙烯酸共聚物/三聚磷酸鈉(MA/AA與三聚磷酸鈉)復(fù)合分散劑分散效果最佳。RSH =(H0-H) /H0X 100% (H0-初始刻度，H-分層線刻度)。
[0031]因此，本發(fā)明制備方法中制備分散劑的步驟是:以占氧化鉻微粉、納米氧化鋯粉與二氧化鈦微粉總質(zhì)量的0.9wt%馬來(lái)酸-丙烯酸共聚物與占氧化鉻微粉、納米氧化鋯粉與二氧化鈦微粉體總質(zhì)量的0.08wt%三聚磷酸鈉為復(fù)合分散劑加入到去離子水中，用氨水調(diào)節(jié)pH為3?11，優(yōu)選pH = 9，得到分散液。
[0032]實(shí)施例2:分散劑添加量的最佳值
[0033]步驟一、制備分散液:以馬來(lái)酸-丙烯酸共聚物(MA/AA)為分散劑制備分散液，MA/AA加入量分別為氧化鉻微粉、納米氧化鋯粉與二氧化鈦微粉體總質(zhì)量的0.6wt%,0.9wt%及1.2wt% ;加入到去離子水中，用氨水調(diào)節(jié)pH為9，得到分散液；
[0034]步驟二、制備衆(zhòng)料:將94wt% Cr2O3微粉、3wt% T12微粉及3wt%納米ZrO2粉混合后與步驟一得到的分散液混合，球磨6h后得到穩(wěn)定分散的漿料；
[0035]步驟三、漿料的干燥:將步驟二得到的漿料于120°C干燥即得混合粉體；
[0036]步驟四、成型:向步驟三得到的混合粉體中加入濃度為5wt%的PVA水溶液，在壓力為75MPa下壓制為成型坯體；
[0037]步驟五、將步驟四所得成型坯體于550°C脫膠4h，制得生坯；
[0038]步驟六、將步驟五所得生坯置于流動(dòng)的氮?dú)鈿夥障聼Y(jié)，其燒結(jié)溫度在140(TC，保溫時(shí)間為2.5h ;最終分別得到的燒結(jié)體所顯氣孔率分別為26.7%,19.3%，23.4%，因此，以0.9wt%的分散劑添加最為致密。
[0039]實(shí)施例3:最佳成型壓力的確定
[0040]步驟一、制備分散液:以馬來(lái)酸-丙烯酸共聚物(MA/AA)為分散劑制備分散液，MA/AA加入量分別為氧化鉻微粉、納米氧化鋯粉與二氧化鈦微粉體總質(zhì)量的0.9wt%，加入到去離子水中，用氨水調(diào)節(jié)PH為9，得到分散液；
[0041]步驟二、制備衆(zhòng)料:將94wt% Cr2O3微粉、3wt% T12微粉及3wt%納米ZrO2粉混合后與步驟一得到的分散液混合，球磨6h后得到穩(wěn)定分散的漿料；
[0042]步驟三、漿料的干燥:將步驟二得到的漿料于120°C干燥即得混合粉體；
[0043]按照上述步驟制備出兩份混合粉體
[0044]步驟四、成型:向步驟三得到的各份混合粉體中分別加入濃度為5wt%的PVA水溶液，并分別在壓力為100MPa、120MPa下壓制為兩塊成型坯體；
[0045]步驟五、將步驟四所得的成型坯體于550°C脫膠4h，制得生坯；
[0046]步驟六、將步驟五所得生坯置于流動(dòng)的氮?dú)鈿夥障聼Y(jié)，其燒結(jié)溫度在1400°C，保溫時(shí)間為2.5h ;最終得到的兩個(gè)燒結(jié)體所顯氣孔率分別為18.1 %，21.4%，與實(shí)施例2中的75MPa對(duì)比，成型壓力過(guò)大過(guò)小均不利于致密化，因此，優(yōu)選10MPa左右為宜。
[0047]實(shí)施例4:MA/AA/三聚磷酸鈉復(fù)合分散劑各組添加量的確定
[0048]以MA/AA/三聚磷酸鈉為復(fù)合分散劑，MA/AA加入量為氧化鉻微粉、納米氧化鋯粉與二氧化鈦微粉體總質(zhì)量(11.05g)的0.9wt% ;三聚磷酸鈉的加入量分別為氧化鉻微粉、納米氧化錯(cuò)粉與二氧化鈦微粉體總質(zhì)量的0.04wt%>0.06wt%>0.08wt%及0.lwt%,經(jīng)混合制備出具有不同三聚磷酸鈉加入量的復(fù)合分散劑，分別各自加入到1ml去離子水中，用氨水調(diào)節(jié)pH為9，得到四份分散液；將各份分散液分別置于等大的有刻度的試管中觀察其沉降特性。且以沉積率RSH來(lái)反映分散效果，發(fā)現(xiàn)0.9wt% MA/AA與0.08wt%三聚磷酸鈉復(fù)合分散效果最佳，不同三聚磷酸鈉量的沉積率RSH-時(shí)間h曲線圖見圖2。從圖2可以看出，復(fù)合分散劑中三聚磷酸鈉的添加量為0.08wt%分散效果最佳。
[0049]實(shí)施例5:分散劑pH值的確定
[0050]以MA/AA和三聚磷酸鈉為復(fù)合分散劑，其中，MA/AA的量為以氧化鉻微粉、納米氧化鋯粉(3wt%的氧化鉻微粉的質(zhì)量)和二氧化鈦(3wt%的氧化鉻微粉的質(zhì)量)粉體總質(zhì)量11.05g的0.9wt%，三聚磷酸鈉的量為以氧化鉻微粉、納米氧化鋯粉(3wt%的氧化鉻微粉的質(zhì)量)和二氧化鈦(3wt%的氧化鉻微粉的質(zhì)量)粉體總質(zhì)量11.05g的0.08wt%，經(jīng)混合制備出復(fù)合分散劑，加入到1ml去離子水中制備為分散液，分為四份后，用氨水分別調(diào)節(jié)PH到3，7，9，11，置于等大的有刻度的試管中觀察其沉降特性。以沉積率RSH來(lái)反映分散效果，發(fā)現(xiàn)PH為9時(shí)具有最好的分散效果。不同pH下沉積率RSH-時(shí)間h曲線圖見圖3。
[0051]實(shí)施例6:制備本發(fā)明Cr2O3-ZrO2-T12材料，其中，以94wt%顏料級(jí)氧化鉻微粉為基體、3wt %單斜納米氧化鋯粉為添加劑、3wt % 二氧化鈦微粉為助燒劑，并按照以下步驟:
[0052]步驟一、制備分散液，分別:
[0053](I)以純水；
[0054](2)以MA/AA加入量為氧化鉻微粉、納米氧化鋯粉與二氧化鈦微粉體總質(zhì)量的0.9wt % ；
[0055](3)以MA/AA加入量為氧化鉻微粉、納米氧化鋯粉與二氧化鈦微粉體總質(zhì)量(11.05g)的0.9wt%;三聚磷酸鈉的加入量分別為氧化鉻微粉、納米氧化鋯粉與二氧化鈦微粉體總質(zhì)量的0.08wt% ；
[0056]制備出不同的分散劑，分別各自加入到去離子水中，用氨水調(diào)節(jié)pH為9，得到分散液；
[0057]步驟二、制備漿料:將氧化鉻微粉、納米氧化鋯粉和二氧化鈦微粉按照各組分的質(zhì)量百分含量混合后分別與步驟一得到的分散液混合，球磨6h后分別得到穩(wěn)定分散的漿料；
[0058]步驟三、漿料的干燥:將步驟二得到的各漿料于120°C干燥即得混合粉體；
[0059]步驟四、成型:向步驟三得到的混合粉體中加入濃度為5?七％的PVA水溶液，在壓力為10MPa下壓制為成型坯體；
[0060]步驟五、將步驟四所得成型坯體于550°C脫膠4h，制得生坯；
[0061]步驟六、將步驟五所得生坯置于流動(dòng)的氮?dú)鈿夥障聼Y(jié)，其燒結(jié)溫度在140(TC，保溫時(shí)間為2.5h ;最終制得三種Cr2O3-ZrO2-T12高鉻耐火材料；所得燒結(jié)體的體積密度和顯氣孔率差別如圖4所示。
[0062]實(shí)施例7:制備本發(fā)明Cr2O3-ZrO2-T12材料，其中，分別:
[0063](I)以97wt%顏料級(jí)氧化鉻微粉為基體、Owt^單斜納米氧化鋯粉為添加劑、3wt% 二氧化鈦微粉為助燒劑；
[0064](2)以96wt%顏料級(jí)氧化鉻微粉為基體、^^%單斜納米氧化鋯粉為添加劑、3wt% 二氧化鈦微粉為助燒劑；
[0065](3)以95wt%顏料級(jí)氧化鉻微粉為基體、2wt%單斜納米氧化鋯粉為添加劑、3wt% 二氧化鈦微粉為助燒劑；
[0066](4)以94wt%顏料級(jí)氧化鉻微粉為基體、3wt%單斜納米氧化鋯粉為添加劑、3wt% 二氧化鈦微粉為助燒劑；
[0067](5)以93wt%顏料級(jí)氧化鉻微粉為基體、4wt%單斜納米氧化鋯粉為添加劑、3wt% 二氧化鈦微粉為助燒劑；
[0068](6)以92wt%顏料級(jí)氧化鉻微粉為基體、5wt%單斜納米氧化鋯粉為添加劑、3wt% 二氧化鈦微粉為助燒劑；
[0069](7)以91wt%顏料級(jí)氧化鉻微粉為基體、6?七％單斜納米氧化鋯粉為添加劑、3wt% 二氧化鈦微粉為助燒劑；
[0070]并按照以下步驟，制備上述組分的Cr2O3-ZrO2-T12材料:
[0071]步驟一、制備分散液，以MA/AA加入量為氧化鉻微粉、納米氧化鋯粉與二氧化鈦微粉體總質(zhì)量的0.9wt% ;三聚磷酸鈉的加入量分別為氧化鉻微粉、納米氧化鋯粉與二氧化鈦微粉體總質(zhì)量的0.0Swt %，混合后加入到去離子水中，用氨水調(diào)節(jié)pH為9，得到分散液；
[0072]步驟二至五同實(shí)施例6 ；
[0073]步驟六、將步驟五所得生坯置于流動(dòng)的氮?dú)鈿夥障聼Y(jié)，其燒結(jié)溫度在1500°C，保溫時(shí)間為2.5h ;最終制得六種具有不同納米氧化鋯粉添加劑的Cr2O3-ZrO2-T12高鉻耐火材料；圖5、6、7分別反映了不同氧化鋯添加量的燒結(jié)體體密顯氣孔率、950°C熱震水冷循環(huán)三次強(qiáng)度保有率剩余強(qiáng)度圖及5wt% ZrO2的表面SEM圖。
[0074]實(shí)施例8:制備本發(fā)明Cr2O3-ZrO2-T12材料，其中，以94wt%顏料級(jí)氧化鉻微粉為基體、3wt%單斜納米氧化鋯粉為添加劑、3wt%二氧化鈦微粉為助燒劑；按照以下步驟:
[0075]步驟一、制備分散液:以占氧化鉻微粉、納米氧化鋯粉與二氧化鈦微粉總質(zhì)量的0.9wt%馬來(lái)酸-丙烯酸共聚物與占氧化鉻微粉、納米氧化鋯粉與二氧化鈦微粉體總質(zhì)量的0.08wt%三聚磷酸鈉為復(fù)合分散劑加入到去離子水中，用氨水調(diào)節(jié)pH為9，得到分散液；
[0076]步驟二、制備漿料:將氧化鉻微粉、納米氧化鋯粉和二氧化鈦微粉按照各組分的質(zhì)量百分含量混合后與步驟一得到的分散液混合，球磨6h后得到穩(wěn)定分散的漿料；
[0077]步驟三、漿料的干燥:將步驟二得到的漿料于120°C干燥即得混合粉體；
[0078]步驟四、成型:向步驟三得到的混合粉體中加入濃度為5?七％的PVA水溶液，在壓力為10MPa下壓制為成型坯體；
[0079]步驟五、將步驟四所得成型坯體于550°C脫膠4h，制得生坯；
[0080]步驟六、將步驟五所得生坯置于流動(dòng)的氮?dú)鈿夥障聼Y(jié)，其燒結(jié)溫度在1500°C，保溫時(shí)間為2.5h ;最終得到性能最佳的致密高鉻耐火材料。
[0081]盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種利用納米氧化鋯增韌的高鉻耐火材料的制備方法，其特征在于，以91?97wt%顏料級(jí)氧化鉻微粉為基體、I?6wt%納米氧化鋯粉為添加劑、3wt%二氧化鈦微粉為助燒劑，通過(guò)球磨分散形成均一分散的漿料，漿料經(jīng)干燥成為粉體后，經(jīng)粘結(jié)成型制得Cr2O3-ZrO2-T12材料，其具體包括如下步驟: 步驟一、制備分散液:以占氧化鉻微粉、納米氧化鋯粉與二氧化鈦微粉總質(zhì)量的0.9wt%馬來(lái)酸-丙烯酸共聚物與占氧化鉻微粉、納米氧化鋯粉與二氧化鈦微粉體總質(zhì)量的0.08wt%H聚磷酸鈉為復(fù)合分散劑加入到去離子水中，用氨水調(diào)節(jié)pH為3?11，得到分散液； 步驟二、制備漿料:將氧化鉻微粉、納米氧化鋯粉和二氧化鈦微粉按照各組分的質(zhì)量百分含量混合后與步驟一得到的分散液混合，球磨6h后得到穩(wěn)定分散的漿料； 步驟三、漿料的干燥:將步驟二得到的漿料于120°C干燥即得混合粉體； 步驟四、成型:向步驟三得到的混合粉體中加入濃度為5wt%的PVA水溶液，在壓力為75?120MPa下壓制為成型坯體； 步驟五、將步驟四所得成型坯體于550°C脫膠4h，制得生坯； 步驟六、將步驟五所得生坯置于流動(dòng)的氮?dú)鈿夥障聼Y(jié)，其燒結(jié)溫度在1400?1500°C，保溫時(shí)間為2.5h ;最終制得Cr2O3-ZrO2-T12高鉻耐火材料；該Cr2O3-ZrO2-T12高鉻耐火材料是納米氧化鋯粉分布在氧化鉻的晶粒間或被包裹到氧化鉻晶粒內(nèi)的細(xì)晶結(jié)構(gòu)，其經(jīng)燒結(jié)后體積密度在3.52?4.68g/cm3，氣孔率在9.8%?33.2%之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用納米氧化鋯增韌的高鉻耐火材料的制備方法，其中，納米氧化鋯粉為單斜納米氧化鋯粉，納米氧化鋯粉的平均粒度為50nm，納米氧化鋯粉的純度為99.9% ;二氧化鈦的純度為化學(xué)純,二氧化鈦的粒度為0.5?0.8 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用納米氧化鋯增韌的高鉻耐火材料的制備方法，其中，所述氧化鉻微粉的中位粒徑為0.8 μ m。
【文檔編號(hào)】C04B35/12GK104355637SQ201410640315
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】楊德安, 盧麗霞, 丁春輝, 翟通 申請(qǐng)人:天津大學(xué)