[发明专利]黑色陶瓷复合材料的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，具体涉及陶瓷复合材料领域，尤其是涉及一种黑色陶瓷复合材料的制备方法及其应用。

背景技术

钛黑是指黑色的低价氧化钛(Ti_nO_2n-1)。钛黑由于无毒，热稳定性高，在水和树脂中的分散性好，并可提供不同范围的电阻值，不仅可以作为黑色颜料用于涂料、油漆、化妆品、印刷油墨、食品业用塑料着色剂，而且还可以作为优良的导电材料、抗静电材料。在1974年，日本科学家将二氧化钛和金属钛粉末混合，在真空中加热制取钛黑的方法，后来又陆续报导了其他制备方法，并于1983年进行工业化生产。后面陆续出现其它钛黑的制备方法如(1)将氨水与四氯化钛混合生成氢氧化钛沉淀，洗涤干燥后进行煅烧，煅烧后用氢气在1000摄氏度条件下还原，冷却至200℃以下制得低价氧化钛。(2)氨气还原法制备氮氧化钛。

通常着色陶瓷的颜色与着色陶瓷的特征吸收频段相应颜色的补色(即反射频谱所显示的颜色)相当。所以，着色陶瓷对白色光谱的反射光谱即可作为对陶瓷颜色的量度。如果陶瓷的反射频谱的反射强度或反射率很低，说明陶瓷材料对可见光各频段的电磁波有非常强烈的吸收，陶瓷就会呈现深色或黑色。黑色A1₂O₃陶瓷，是含有在可见光范围内对各色光波均匀地、大幅度的吸收各种着色离子的A1₂O₃陶瓷。

我国的钛资源非常丰富，蕴藏量居世界前列。钛白粉生产已有相当规模，但钛黑的制备研究的比较少，因此，钛黑作为钛白的深度加工产品具有广阔前景。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种黑色陶瓷复合材料的制备方法。

黑色陶瓷复合材料制备方法，包括以下步骤：

a、混合压片：将60～80wt％的钛白粉和20～40wt％的铝粉混合，加入无水乙醇，球磨，压片；

b、预热：将a步骤压好的片在100～200℃下预热1～3h；

c、焙烧：将b步骤预热后的样品在750～1150℃下焙烧3～30min；

d、水淬：将c步骤焙烧后的样品进行水淬，得到黑色陶瓷复合材料。

其中，加入无水乙醇首先可以起到一个分散剂的作用，使得各种原料混合的更加均匀；其次，可以起到降温作用，防止粘结的目的；酒精很容易挥发，是不会吸附在粉末表面，不会对原料造成污染。无水乙醇加入量是能使钛白粉和铝粉混合球磨即可，可以加入钛白粉和铝粉混合料质量的3％～5％。

其中，球磨既可以使铝粉磨到更细的粒度，同时还起到混合的作用。

进一步的，上述所述黑色陶瓷复合材料制备方法a步骤球磨时间为1～3h，球磨采用常规球磨设备，优选为行星式球磨机，压片压力为5～15MPa。。

上述所述黑色陶瓷复合材料制备方法，所述b步骤中，在自动压片机下压片，得到的压片形状为球形、圆柱形、长方形或正方形等几何图形。

上述所述黑色陶瓷复合材料制备方法制备的样品在焙烧前，需要在烘箱中预热一定的时间，是为了除去压片中的水分。

上述所述黑色陶瓷复合材料制备方法，其中所述d步骤焙烧在空气气氛或惰性气体气氛下焙烧，所述惰性气体优选为氩气气氛。

上述e步骤中制备的黑色陶瓷复合材料采用水淬工艺，比起传统的粉粹工艺，该工艺具有安全性更高，污染更小的特点。

进一步的，上述所述黑色陶瓷复合材料制备方法，优选技术方案为：a步骤取56wt％钛白粉和44wt％铝粉混合，加入无水乙醇，球磨1h，压片压力为5MPa；b步骤预热是在烘箱中100℃下预热3h；c步骤焙烧是在马弗炉里850℃下焙烧5min。

或者，优选技术方案为：a步骤取50wt％钛白粉和50wt％铝粉混合，加入无水乙醇，球磨2h，压片压力为10MPa；b步骤预热是在烘箱中200℃下预热1h；c步骤焙烧是在马弗炉里900℃下焙烧10min。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种黑色陶瓷复合材料用作涂料、油漆、印刷油墨、食品业用塑料等方面的应用。

本发明黑色陶瓷复合材料的制备方法，采用钛白粉和铝粉为原料，利用铝热反应工艺制备的黑色陶瓷复合材料，经过物相分析，发现其主要成分为钛的低价氧化物Ti_nO_2n-1(1≤n≤10)和三氧化二铝。本发明制备黑色陶瓷材料相对于传统制备钛黑的方法，具有成本低、工艺和设备要求简单，能耗少，原料来源广，制备的产品有较大的应用前景。

说明书附图

图1实验流程图；