耐磨陶瓷涂料作为一种非金属胶凝材料,既具有陶瓷材料施工方便、成本低廉,又具有耐磨材料的强度大、硬度高及耐磨性好等优点。近几年一些研究人员通过加入纳米级原料使耐磨陶瓷涂料的性能有了较大提高,但是由于生产成本的限制不能广泛用于实际生产中。西安建筑科技大学的研究人员在研究耐磨陶瓷涂料的基本制备过程以外,研究了结合剂铝酸盐水泥的加入量、品种以及骨料中碳化硅的加入量对耐磨陶瓷涂料性能的影响,通过研究生产中常用的配方得到性能优良的耐磨陶瓷涂料。
试验选用了电熔刚玉、电熔莫来石、碳化硅(w(SiC)≥97%)为骨料(见表1),CA-70、CA-50铝酸盐水泥为结合剂,SiO2微粉、α-Al2O3微粉为增强剂,木质素磺酸钙、柠檬酸三钠为减水剂等原料制备耐磨陶瓷涂料。称量物料,混合、成型,制成40 mm×40 mm×160 mm的试样,经过3天潮湿养护,7天的自然养护后,根据试样的施工条件分别检测试样在800 ℃ 3 h热处理后的常温抗折强度和常温耐压强度等性能。
表1 试样的配比组成(w)/%
原料 |
粒度 |
№ 1 |
№ 2 |
№ 3 |
№ 4 |
№ 5 |
№ 6 |
№ 7 |
电熔棕刚玉 |
3~5 mm |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
1~3 mm |
20 |
20 |
18 |
20 |
20 |
20 |
19 | |
3~5 mm |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 | |
电熔莫来石 |
1~3 mm |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
1~2.5 mm |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 | |
电熔白刚玉 |
≤1 mm |
12 |
12 |
10 |
12 |
17 |
12 |
0 |
≤0.088 mm |
8 |
4 |
6 |
4 |
12 |
4 |
0 | |
≤0.048 mm |
4 |
4 |
2 |
4 |
4 |
4 |
4 | |
碳化硅 |
≤1 mm |
5 |
5 |
5 |
5 |
- |
5 |
18 |
≤0.088 mm |
8 |
8 |
8 |
8 |
- |
8 |
12 | |
CA-70 |
|
12 |
15 |
18 |
- |
- |
- |
- |
|
- |
- |
- |
15 |
15 |
15 |
15 | |
SiO2微粉 |
≤5 μm |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
外加剂 |
|
0.14 |
0.14 |
0.14 |
0.14 |
0.14 |
0.14 |
0.14 |
当配方中的其他条件相同时,加入CA-70水泥的试样性能明显优于加入CA-50水泥结合剂的试样。CA-70水泥水化速度慢,后期强度大且耐火度高。而CA-50水泥杂质较高,耐火度低,这是由于尤其是在加热过程中的液相量增多,致使性能下降。因此,在保证常温强度的条件下,应尽量减少CA-50水泥的用量,以提高耐磨陶瓷涂料的中温、高温性能。
试样中碳化硅的加入可大大提高试样的抗折强度及耐磨性,当颗粒之间基质较少时,颗粒与颗粒之间缝隙较小,因此结构紧密,机械强度较高,耐磨性也好,因而当碳化硅比例增大对耐磨陶瓷涂料机械性能有相应提高的趋势。(摘编自《硅酸盐通报》2011,№2)