[發(fā)明專利]一種鋯鋁復合納米陶瓷及其制備方法

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• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112430114A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發(fā)明（設計）人: 楊政;湯志軍;李勇
• 申請（專利權）人: 湖南精城特種陶瓷有限公司
• 主分類號: C04B35/81
• 分類號: C04B35/81;C04B35/119;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/628
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 劉向丹

本發(fā)明公開了一種鋯鋁復合納米陶瓷及其制備方法，將經研磨的ZTA熔劑混合漿料加入到氫氧化鋁膠體懸浮液中攪拌混合，然后過濾得到ZTA前驅體，所述ZTA熔劑混合漿料包括按重量份計的5?15份硅酸鋯、0.5?2份氧化鑭、0.5?2份氧化釔、0.5?2份氧化鉻以及水；將ZTA前驅體進行煅燒，然后將煅燒后的ZTA前驅體進行配料、研磨、造粒、成型和燒結，制成鋯鋁復合納米陶瓷。本發(fā)明采用硅酸鋯為原料，有效降低了生產成本。通過溶液化學合成的方法得到納米級混合均勻的ZTA陶瓷材料，斷裂韌性可高達6.0Mpa.m1/2、抗彎強度達650?700MPa、維氏硬度HV10達1650?1700。

技術領域

本發(fā)明屬于陶瓷材料領域，尤其涉及一種鋯鋁復合納米陶瓷及其制備方法。

背景技術

氧化鋁陶瓷由于陶瓷脆性，限制了其在一些高沖擊領域的使用。現(xiàn)有鋯鋁復合陶瓷ZTA是利用氧化鋯相變，當氧化鋁陶瓷中加入氧化鋯，氧化鋯能夠抑制氧化鋁晶體長大，同時通過相變增韌，抑制裂紋擴展、裂紋轉向與分叉，可使韌性顯著提高。ZTA由于加入氧化鋯能有效提高陶瓷韌性，適用于高耐磨高沖擊，但是氧化鋯價格較高，ZTA生產成本居高不下。同時，普通ZTA配方的各組分是通過機械研磨的方法混合，該方法雖然有一定效果，但是無法達到納米級混合。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種鋯鋁復合納米陶瓷及其制備方法，以降低生產成本、達到納米級混合、提高力學性能。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提出的技術方案為：

一種鋯鋁復合納米陶瓷的制備方法，包括下述的步驟：

(1)將經研磨的ZTA熔劑混合漿料加入到氫氧化鋁膠體懸浮液中攪拌混合，然后過濾得到ZTA前驅體，所述ZTA熔劑混合漿料包括按重量份計的5-15份硅酸鋯、0.5-2份氧化鑭、0.5-2份氧化釔、0.5-2份氧化鉻以及水；

(2)將步驟(1)得到的ZTA前驅體進行煅燒，然后將煅燒后的ZTA前驅體進行配料、研磨、造粒、成型和燒結，制成鋯鋁復合納米陶瓷。

進一步的，氫氧化鋁干重與硅酸鋯的質量比為(7-9):1。

進一步的，所述步驟(1)中攪拌混合的條件為溫度70-90℃，反應釜壓力4-6Mpa，攪拌混合4-6小時。

進一步的，所述步驟(2)中煅燒的條件為溫度1300-1400℃，煅燒100-150分鐘。

進一步的，所述步驟(2)中配料是將煅燒后的ZTA前驅體加入0.5-1份高嶺土、0.5-1份鈦白粉、分散劑和水。

進一步的，所述步驟(2)中研磨至D501微米。

進一步的，所述步驟(2)中燒結溫度為1450-1500℃。

本發(fā)明提供的一種鋯鋁復合納米陶瓷，采用所述制備方法制備而成。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明采用硅酸鋯為原料，硅酸鋯材料成本是氧化鋯的五分之一，有效降低了生產成本。通過溶液化學合成的方法得到納米級混合均勻的ZTA陶瓷材料。同時，通過硅酸鋯生成氧化鋯四方相增韌，以及通過氧化鑭誘導生長莫來石晶須增強，使得陶瓷材料韌性增加，比普通加入同等氧化鋯的鋯鋁復合陶瓷斷裂韌性增加30％-40％。通過加入氧化鉻活化ZTA的燒結，提高ZTA陶瓷的綜合性能，并使ZTA陶瓷呈現(xiàn)紅色。納米級混合能夠保證氧化鋯晶粒與氧化鋁晶粒的混合度更高，達到氧化鋁晶粒與氧化鋯晶粒相互抑制晶粒異常長大效果，相比于普通機械混合方法抗彎強度提高20％-30％，硬度提高20％-30％，本發(fā)明的ZTA陶瓷材料斷裂韌性可高達6.0Mpa.m1/2、抗彎強度達650-700MPa、維氏硬度HV10達1650-1700。

附圖說明