[发明专利]耐磨氧化锆陶瓷及其制备方法

说明书

本发明提出了一种耐磨氧化锆陶瓷及其制备方法，按照重量份数计算，包括以下原料：氧化锆60～70份、氧化石墨烯1～3份、羟基磷灰石10～14份、表面活性剂12～16份、交联剂9～12份与添加剂4～8份。制备方法，包括以下步骤：将氧化锆、氧化石墨烯与聚硅氮烷的混合液、羟基磷灰石、表面活性剂、交联剂与添加剂混合均匀，得到原料混合物，然后在500～600℃进行排胶处理，排胶后的原料混合物放在铂金坩埚内于1150～1300℃熔化2～3h，转到退火炉内热处理4～5h，缓慢冷却至室温，即可。该陶瓷具有很好的耐磨性能，并且降低了液相烧结温度。

技术领域

本发明属于陶瓷技术领域，具体涉及一种耐磨氧化锆陶瓷及其制备方法。

背景技术

氧化锆陶瓷具有比氧化铝更高的强度、韧性与耐蚀耐磨性，广泛应用于冶金、化工、机械、电子、石油等领域，因其独特的应力诱发马氏体相变增韧特性，又被称为韧性陶瓷。氧化锆具有极高的化学稳定性和热稳定性(Tm＝2953K)，在生理环境中呈现惰性，具有很好的生物相容性。纯氧化锆具有三种同素异型体，在一定条件下可以发生晶型转变(相变)。在承受外力作用时，其t相向m相转变的过程需吸收较高的能量，使裂纹尖端应力松弛，增加裂纹扩散阻力而增韧，因而具有非常高的断裂韧性。

氧化锆陶瓷的生产要求制备高纯、分散性能好、粒子超细、粒度分布窄的粉体，氧化锆超细粉末的制备方法很多，氧化锆的提纯主要有氯化和热分解法、碱金属氧化分解法、石灰熔融法、等离子弧法、沉淀法、胶体法、水解法、喷雾热解法等。粉体加工方法有共沉淀法、溶胶一凝胶法、蒸发法、超临界合成法、微乳液法、水热合成法网及气相沉积法等。

常温下氧化锆只以单斜相出现，加热到1100℃左右转变为四方相，加热到更高温度会转化为立方相。由于在单斜相向四方相转变的时候会产生较大的体积变化，冷却的时候又会向相反的方向发生较大的体积变化，容易造成产品的开裂，限制了纯氧化锆在高温领域的应用，其耐磨性能一般。

发明内容

本发明提出一种耐磨氧化锆陶瓷，该陶瓷具有很好的耐磨性能，并且降低了液相烧结温度。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种耐磨氧化锆陶瓷，按照重量份数计算，包括以下原料：

氧化锆60～70份、氧化石墨烯1～3份、羟基磷灰石10～14份、表面活性剂12～16份、交联剂9～12份与添加剂4～8份；

其中，所述氧化石墨烯加入N,N-二甲基甲酰胺溶液中制备得到氧化石墨烯分散液，再与聚硅氮烷溶液混合，然后搅拌、超声得到混合液；所述混合溶液中，按质量比，聚硅氮烷含量与氧化石墨烯含量的比例为1∶0.1～1。

作为优选本发明的一些实施例中，所述羟基磷灰石中Ca和P之比为1:1.98。

作为优选本发明的一些实施例中，所述表面活性剂为单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇倍半油酸酯、丙二醇脂肪酸酯或琥珀酸二辛酯磺酸钠中的一种或几种。

作为优选本发明的一些实施例中，所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、二乙烯三胺或二乙烯基苯中的一种或几种。

作为优选本发明的一些实施例中，所述添加剂为氧化锌、碳酸钡和氟化钙中一种或几种。

本发明的另一个目的是提供一种耐磨氧化锆陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

1)氧化石墨烯加入N,N-二甲基甲酰胺溶液中制备得到氧化石墨烯分散液，再与聚硅氮烷溶液混合，然后搅拌、超声得到混合液，混合溶液中，按质量比，聚硅氮烷含量与氧化石墨烯含量的比例为1∶0.1～1；