硬度和耐磨性能較好的耐磨氧化鋯陶瓷的製作方法

2023-11-04 02:21:47 1

本發明涉及生物技術領域，尤其涉及一種耐磨氧化鋯陶瓷及其製備方法。

背景技術：

純淨的氧化鋯是白色固體，含有雜質時會顯現灰色或淡黃色，添加顯色劑還可顯示各種其它顏色。純氧化鋯的分子量為123.22，理論密度是5.89g/cm3，熔點為2715℃。通常含有少量的氧化鉿，難以分離，但是對氧化鋯的性能沒有明顯的影響。氧化鋯有三種晶體形態：單斜、四方、立方晶相。常溫下氧化鋯只以單斜相出現，加熱到1100℃左右轉變為四方相，加熱到更高溫度會轉化為立方相。由於在單斜相向四方相轉變的時候會產生較大的體積變化，冷卻的時候又會向相反的方向發生較大的體積變化，容易造成產品的開裂，限制了純氧化鋯在高溫領域的應用，其耐磨性能一般。

氧化鋯含雜質時呈黃色或灰色，，在常壓下純氧化鋯共有三種晶態。氧化鋯陶瓷的生產要求製備高純、分散性能好、粒子超細、粒度分布窄的粉體，氧化鋯超細粉末的製備方法很多，氧化鋯的提純主要有氯化和熱分解法、鹼金屬氧化分解法、石灰熔融法、等離子弧法、沉澱法、膠體法、水解法、噴霧熱解法等。

技術實現要素：

本發明針對現有技術的不足，提供一種耐磨氧化鋯陶瓷及其製備方法，高溫條件下耐磨性能好。

本發明採用以下技術方案：

耐磨氧化鋯陶瓷，包括以下重量份計的原料：氧化鋯40～50份、氧化鋇1～5份、氧化鋅2～3份、氧化鈷10～12份、羥基磷灰石15～18份、交聯劑8～9份、表面活性劑10～15份。

作為優選，羥基磷灰石中Ga和P之比為1:1.98。

作為優選，交聯劑為N,N』-亞甲基雙丙烯醯胺、二乙烯三胺或二乙烯基苯中的一種或幾種。

作為優選，表面活性劑為單硬脂酸甘油酯、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鈉中的一種或幾種。

上述耐磨氧化鋯陶瓷的製備方法，包括以下步驟：將氧化鋯、氧化鋇、氧化鋅、氧化鈷、羥基磷灰石、交聯劑、表面活性劑放在鉑金坩堝內於1400～1500℃熔化2～3h，轉到退火爐內熱處理4～5h，緩慢冷卻至室溫，即可。

作為優選，熱處理溫度為100～150℃。

本發明的氧化鋇使氧化鋯晶格變形，提高氧化鋯的再結晶能力，提高氧化鋯陶瓷的硬度，增強耐磨性能。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細介紹。

實施例1

耐磨氧化鋯陶瓷，包括以下重量份計的原料：氧化鋯40份、氧化鋇1份、氧化鋅2份、氧化鈷10份、羥基磷灰石15份、交聯劑8份、表面活性劑10份。

羥基磷灰石中Ga和P之比為1:1.98。

交聯劑是質量比為1:7:1的N,N』-亞甲基雙丙烯醯胺、二乙烯基苯、二乙烯三胺。

表面活性劑是質量比為1:1:1：2的單硬脂酸甘油酯、失水山梨醇倍半油酸酯、丙二醇脂肪酸酯、琥珀酸二辛酯磺酸鈉。

上述耐磨氧化鋯陶瓷的製備方法，包括以下步驟：將氧化鋯、氧化鋇、氧化鋅、氧化鈷、羥基磷灰石、交聯劑、表面活性劑放在鉑金坩堝內於1400℃熔化2h，轉到退火爐內熱處理4h，緩慢冷卻至室溫，即可。

熱處理溫度為100℃。

實施例2

耐磨氧化鋯陶瓷，包括以下重量份計的原料：氧化鋯50份、氧化鋇5份、氧化鋅2份、氧化鈷10份、羥基磷灰石15份、交聯劑8份、表面活性劑10份。

羥基磷灰石中Ga和P之比為1:1.98。

交聯劑是質量比為1:7的N,N』-亞甲基雙丙烯醯胺、二乙烯三胺。

表面活性劑是質量比為1:3:4的單硬脂酸甘油酯、丙二醇脂肪酸酯、琥珀酸二辛酯磺酸鈉。

上述耐磨氧化鋯陶瓷的製備方法，包括以下步驟：將氧化鋯、氧化鋇、氧化鋅、氧化鈷、羥基磷灰石、交聯劑、表面活性劑放在鉑金坩堝內於1500℃熔化3h，轉到退火爐內熱處理5h，緩慢冷卻至室溫，即可。

熱處理溫度為150℃。

實施例3

耐磨氧化鋯陶瓷，包括以下重量份計的原料：氧化鋯45份、氧化鋇4份、氧化鋅2.5份、氧化鈷11份、羥基磷灰石16份、交聯劑8.5份、表面活性劑12份。

羥基磷灰石中Ga和P之比為1:1.98。

交聯劑是質量比為3:1的N,N』-亞甲基雙丙烯醯胺、二乙烯三胺。

表面活性劑是質量比為1:8的單硬脂酸甘油酯、失水山梨醇倍半油酸酯。

上述耐磨氧化鋯陶瓷的製備方法，包括以下步驟：將氧化鋯、氧化鋇、氧化鋅、氧化鈷、羥基磷灰石、交聯劑、表面活性劑放在鉑金坩堝內於1450℃熔化2.5h，轉到退火爐內熱處理4.5h，緩慢冷卻至室溫，即可。

熱處理溫度為120℃。

實施例4

耐磨氧化鋯陶瓷，包括以下重量份計的原料：氧化鋯42份、氧化鋇2份、氧化鋅2.8份、氧化鈷11份、羥基磷灰石17份、交聯劑8份、表面活性劑11份。

羥基磷灰石中Ga和P之比為1:1.98。

交聯劑是質量比為1:7的二乙烯基苯、二乙烯三胺。

表面活性劑是質量比為6:1的單硬脂酸甘油酯、丙二醇脂肪酸酯。

上述耐磨氧化鋯陶瓷的製備方法，包括以下步驟：將氧化鋯、氧化鋇、氧化鋅、氧化鈷、羥基磷灰石、交聯劑、表面活性劑放在鉑金坩堝內於1420℃熔化2.3h，轉到退火爐內熱處理4.8h，緩慢冷卻至室溫，即可。

熱處理溫度為110℃。

對比例1

與實施例1相同，不同在於：不加氧化鋇。

性能測試

對實施例1～4和對比例1的陶瓷進行性能測試，結果見表1。

表1

結論：本發明的氧化鋇使氧化鋯晶格變形，提高氧化鋯陶瓷的硬度，使硬度遠高於標準的2000，韌性大，高溫條件下耐磨性能好。

以上公開的僅為本申請的其中幾個具體實施例，但本申請並非局限於此，任何本領域的技術人員能思之的變化，都應落在本申請的保護範圍內。