一種輕質(zhì)量級(jí)的氧化鋁防彈陶瓷的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種防彈陶瓷的制備方法，具體涉及一種輕質(zhì)量級(jí)的氧化鋁防彈陶瓷 的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 陶瓷材料具有高硬度和低密度的特點(diǎn)，是優(yōu)良的防護(hù)(如防彈)材料之一。Al2O 3防 彈陶瓷由于抗彈能力較好，密度適中，且具有燒結(jié)性能好，工藝成熟，制品尺寸穩(wěn)定，生產(chǎn)成 本低且原料豐富等優(yōu)點(diǎn)，因而得以廣泛的使用。但是其硬度和韌性偏低，因此發(fā)展新型氧化 鋁防彈陶瓷是目前國(guó)內(nèi)外的研究重點(diǎn)。
[0003] 目前對(duì)陶瓷材料的研究指出，陶瓷材料的微觀組織偏差會(huì)導(dǎo)致防彈系數(shù)出現(xiàn)較大 的分散度，因此通過(guò)調(diào)整工藝降低微觀組織的偏差從而改善陶瓷材料的防護(hù)系數(shù)的分散程 度，同時(shí)優(yōu)化陶瓷材料的防彈性能，對(duì)氧化鋁防彈陶瓷的應(yīng)用有著重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種輕質(zhì)量級(jí)的氧化鋁防彈陶瓷的制備方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的： 一種輕質(zhì)量級(jí)的氧化鋁防彈陶瓷的制備方法，包括如下步驟： (1) 配料：基礎(chǔ)配料包括95~99質(zhì)量份的a -Al2O3,0. 5~1. 5質(zhì)量份的高嶺土，0. 5~ I. 〇質(zhì)量份的燒滑石，3~8質(zhì)量份的BC晶須或BC晶粒；將基礎(chǔ)配料放入球磨機(jī)中濕混，烘 干，過(guò)300~400目篩； (2) 成型：采用注凝成型方法； (3) 燒成：1500~1800°C，保溫時(shí)間3~5小時(shí)。
[0006] 步驟（2)注凝成型的預(yù)混液組成為：丙烯酰胺30~35%，N，N' -亞甲基雙丙烯酰 胺1~1. 5%，聚丙烯酸銨2. 5~3. 5%，余量為水，按質(zhì)量百分比計(jì)。
[0007] 預(yù)混液的加入量為基礎(chǔ)配料的10~25%，按質(zhì)量百分比計(jì)。
[0008] 注凝成型的具體操作為： 1) 將基礎(chǔ)配料和預(yù)混液加入真空攪拌機(jī)中，邊攪拌邊抽真空，直到真空度達(dá)到一 0.1 MPa，保持10~15 min，得到初始漿料； 2) 再加入初始漿料總重量0. 3~0. 4%的N，N，N'，N' -四甲基乙二胺作為催化劑，在一 0.1 MPa，的真空條件下充分?jǐn)嚢杈鶆?，再加入重量濃度?~6%的過(guò)硫酸銨溶液0. 2~ 〇. 4%作為引發(fā)劑，繼續(xù)攪拌直到均勻分散于初始漿料中得到成型漿料； 3) 將成型漿料注入防彈陶瓷板的模腔中，固化25~35 min脫模得到坯體； 4) 將坯體烘干后裝爐燒成。
[0009] 作為優(yōu)選的，所述防彈陶瓷的基礎(chǔ)原料中還包括0. 3~0. 5質(zhì)量份的Y2O3和0. 5~ 〇. 75質(zhì)量份的La2O3。
[0010] 作為優(yōu)選的，所述a -Al2O3的徑粒彡2. 5 i! m。
[0011] 作為優(yōu)選的，所述燒成溫度為1650~1700°C。
[0012] 本發(fā)明的有益效果在于： 本發(fā)明通過(guò)對(duì)制備工藝進(jìn)行改良，使防彈陶瓷的硬度、韌性等大幅提高，采用注凝成型 工藝，能直接生產(chǎn)大片產(chǎn)品，且內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻一致，產(chǎn)品安全性能好。此外，所得防彈陶瓷的 密度小，達(dá)到輕質(zhì)的目的。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不局限于此。以下實(shí)施例中所用 a -Al2O3的徑粒彡2. 5 Ii m,高嶺土和燒滑石磨粉后過(guò)325目篩。
[0014] 實(shí)施例1 一種輕質(zhì)量級(jí)的氧化鋁防彈陶瓷的制備方法，包括如下步驟： 1、 制備基礎(chǔ)配料：基礎(chǔ)配料包括95質(zhì)量份的a -Al2O3,1. 5質(zhì)量份的高嶺土，0. 5質(zhì)量 份的燒滑石，3質(zhì)量份的BC晶須；將基礎(chǔ)配料放入球磨機(jī)中濕混，烘干，過(guò)300目篩； 2、 制備注凝成型預(yù)混液：丙烯酰胺30%，N，N' -亞甲基雙丙烯酰胺1. 5%，聚丙烯酸銨 2. 5%，余量為水，按質(zhì)量百分比計(jì)。
[0015] 預(yù)混液的用量為基礎(chǔ)配料重量的10%。
[0016] 3、注凝成型： (1) 將基礎(chǔ)配料和預(yù)混液加入真空攪拌機(jī)中，邊攪拌邊抽真空，直到真空度達(dá)到一 0.1 MPa，保持10~15 min，得到初始漿料； (2) 再加入初始漿料總重量0.3%的N，N，N'，N' -四甲基乙二胺作為催化劑，在一 0.1 MPa，的真空條件下充分?jǐn)嚢杈鶆?，再加入重量濃度?%的過(guò)硫酸銨溶液0. 4%作為引發(fā) 劑，繼續(xù)攪拌直到均勻分散于初始漿料中得到成型漿料； (3) 將成型漿料注入防彈陶瓷板的模腔中，固化25~35 min脫模得到坯體； (4) 將坯體烘干后，1500~1600°C，保溫時(shí)間5小時(shí)。
[0017] 實(shí)施例2 一種輕質(zhì)量級(jí)的氧化鋁防彈陶瓷的制備方法，包括如下步驟： 1、 制備基礎(chǔ)配料：基礎(chǔ)配料包括99質(zhì)量份的a -Al2O3,0. 5質(zhì)量份的高嶺土，I. 0質(zhì)量 份的燒滑石，8質(zhì)量份的BC晶粒；將基礎(chǔ)配料放入球磨機(jī)中濕混，烘干，過(guò)400目篩； 2、 制備注凝成型預(yù)混液：丙烯酰胺35%，N，N'_亞甲基雙丙烯酰胺1%，聚丙烯酸銨2. 5%， 余量為水，按質(zhì)量百分比計(jì)。
[0018] 預(yù)混液的用量為基礎(chǔ)配料重量的25%。
[0019] 3、注凝成型： (1) 將基礎(chǔ)配料和預(yù)混液加入真空攪拌機(jī)中，邊攪拌邊抽真空，直到真空度達(dá)到一 0.1 MPa，保持10~15 min，得到初始漿料； (2) 再加入初始漿料總重量0.4%的N，N，N'，N' -四甲基乙二胺作為催化劑，在一 0.1 MPa，的真空條件下充分?jǐn)嚢杈鶆?，再加入重量濃度?%的過(guò)硫酸銨溶液0. 2%作為引發(fā) 劑，繼續(xù)攪拌直到均勻分散于初始漿料中得到成型漿料； (3) 將成型漿料注入防彈陶瓷板的模腔中，固化25~35 min脫模得到坯體； (4) 將坯體烘干后，1600~1800°C，保溫時(shí)間3小時(shí)。
[0020] 實(shí)施例3 一種輕質(zhì)量級(jí)的氧化鋁防彈陶瓷的制備方法，包括如下步驟： 1、 制備基礎(chǔ)配料：基礎(chǔ)配料包括98質(zhì)量份的a -Al2O3, 1. 3質(zhì)量份的高嶺土，I. 0質(zhì)量 份的燒滑石，3質(zhì)量份的BC晶須，0. 3質(zhì)量份的Y2O3, 0. 75質(zhì)量份的La2O3 ;將基礎(chǔ)配料放入 球磨機(jī)中濕混，烘干，過(guò)300目篩； 2、 制備注凝成型預(yù)混液：丙烯酰胺33%，N，N' -亞甲基雙丙烯酰胺1. 2%，聚丙烯酸銨 3. 0%，余量為水，按質(zhì)量百分比計(jì)。
[0021] 預(yù)混液的用量為基礎(chǔ)配料重量的15%。
[0022] 3、注凝成型： (1) 將基礎(chǔ)配料和預(yù)混液加入真空攪拌機(jī)中，邊攪拌邊抽真空，直到真空度達(dá)到一 0.1 MPa，保持10~15 min，得到初始漿料； (2) 再加入初始漿料總重量0.35%的N，N，N'，N' -四甲基乙二胺作為催化劑，在一 0.1 MPa，的真空條件下充分?jǐn)嚢杈鶆?，再加入重量濃度?%的過(guò)硫酸銨溶液0. 2%作為引發(fā) 劑，繼續(xù)攪拌直到均勻分散于初始漿料中得到成型漿料； (3) 將成型漿料注入防彈陶瓷板的模腔中，固化25~35 min脫模得到坯體； (4) 將坯體烘干后，1500~1600°C，保溫時(shí)間3小時(shí)。
[0023] 實(shí)施例4 一種輕質(zhì)量級(jí)的氧化鋁防彈陶瓷的制備方法，包括如下步驟： 1、 制備基礎(chǔ)配料：基礎(chǔ)配料包括98. 5質(zhì)量份的a -Al2O3,0. 8質(zhì)量份的高嶺土，0. 5質(zhì) 量份的燒滑石，8質(zhì)量份的BC晶須，0. 5質(zhì)量份的Y2O3,0. 5質(zhì)量份的La2O3 ;將基礎(chǔ)配料放入 球磨機(jī)中濕混，烘干，過(guò)300目篩； 2、 制備注凝成型預(yù)混液：丙烯酰胺33%，N，N' -亞甲基雙丙烯酰胺1. 2%，聚丙烯酸銨 3. 0%，余量為水，按質(zhì)量百分比計(jì)。
[0024] 預(yù)混液的用量為基礎(chǔ)配料重量的15%。
[0025] 3、注凝成型： (1) 將基礎(chǔ)配料和預(yù)混液加入真空攪拌機(jī)中，邊攪拌邊抽真空，直到真空度達(dá)到一 0.1 MPa，保持10~15 min，得到初始漿料； (2) 再加入初始漿料總重量0. 35%的N，N，N'，N' -四甲基乙二胺作為催化劑，在一 0.1 MPa，的真空條件下充分?jǐn)嚢杈鶆?，再加入重量濃度?%的過(guò)硫酸銨溶液0. 2%作為引發(fā) 劑，繼續(xù)攪拌直到均勻分散于初始漿料中得到成型漿料； (3) 將成型漿料注入防彈陶瓷板的模腔中，固化25~35 min脫模得到坯體； (4) 將坯體烘干后，1500~1600°C，保溫時(shí)間3小時(shí)。
[0026] 利用實(shí)施例1~4的方法燒制得到的陶瓷性能如表1所示。
[0027]表1

以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明方法制備得到的防彈陶瓷具有良好的硬度和韌性，且密度 小，達(dá)到輕質(zhì)的目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種輕質(zhì)量級(jí)的氧化鋁防彈陶瓷的制備方法，包括如下步驟： (1) 配料：基礎(chǔ)配料包括95~99質(zhì)量份的a -Al2O3,0. 5~1. 5質(zhì)量份的高嶺土，0. 5~ I. 〇質(zhì)量份的燒滑石，3~8質(zhì)量份的BC晶須或BC晶粒；將基礎(chǔ)配料放入球磨機(jī)中濕混，烘 干，過(guò)300~400目篩； (2) 成型：采用注凝成型方法； (3) 燒成：1500~1800°C，保溫時(shí)間3~5小時(shí)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，注凝成型的預(yù)混液組成為： 丙烯酰胺30~35%，N，N' -亞甲基雙丙烯酰胺1~1. 5%，聚丙烯酸銨2. 5~3. 5%，余 量為水，按質(zhì)量百分比計(jì)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，預(yù)混液的用量為基礎(chǔ)配料重量的 10 ~25%。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，成型的具體操作為： 1) 將基礎(chǔ)配料和預(yù)混液加入真空攪拌機(jī)中，邊攪拌邊抽真空，直到真空度達(dá)到一 0.1 MPa，保持10~15 min，得到初始漿料； 2) 再加入初始漿料總重量0. 3~0. 4%的N，N，N'，N' -四甲基乙二胺作為催化劑，在一 0.1 MPa，的真空條件下充分?jǐn)嚢杈鶆?，再加入重量濃度?~6%的過(guò)硫酸銨溶液0. 2~ 〇. 4%作為引發(fā)劑，繼續(xù)攪拌直到均勻分散于初始漿料中得到成型漿料； 3) 將成型漿料注入防彈陶瓷板的模腔中，固化25~35 min脫模得到坯體； 4) 將坯體烘干后裝爐燒成。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述防彈陶瓷的基礎(chǔ)原料中還包括 0. 3~0. 5質(zhì)量份的Y2O3和0. 5~0. 75質(zhì)量份的La203。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述a-Al2O3的徑粒< 2. 5 y m。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述燒成溫度為1650~1700°C。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種輕質(zhì)量級(jí)的氧化鋁防彈陶瓷的制備方法，包括如下步驟：（1）配料：基礎(chǔ)配料包括95～99質(zhì)量份的α-Al2O3，0.5～1.5質(zhì)量份的高嶺土，0.5～1.0質(zhì)量份的燒滑石，3～8質(zhì)量份的BC晶須或BC晶粒；將基礎(chǔ)配料放入球磨機(jī)中濕混，烘干，過(guò)300～400目篩；（2）成型：采用注凝成型方法；（3）燒成：1500～1800℃，保溫時(shí)間3～5小時(shí)。本發(fā)明通過(guò)對(duì)制備工藝進(jìn)行改良，使防彈陶瓷的硬度、韌性等大幅提高，采用注凝成型工藝，能直接生產(chǎn)大片產(chǎn)品，且內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻一致，產(chǎn)品安全性能好。此外，所得防彈陶瓷的密度小，達(dá)到輕質(zhì)的目的。
【IPC分類】C04B35/622, C04B35/10
【公開號(hào)】CN104944928
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410113175
【發(fā)明人】鐘旭東
【申請(qǐng)人】佛山市元山大都科技有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2014年3月25日