本發(fā)明涉及材料領域，特別涉及到一種添加二氧化鈦改性復合陶瓷材料及其制備方法。
背景技術：
：陶瓷材料的致命弱點是脆性，在外力作用下，在材料表面或內部微裂紋尖端產(chǎn)生應力集中，裂紋擴展形成表面能以消耗能量，因而裂紋的擴展速度極其迅速，往往在瞬間就使陶瓷材料遭到災難性的破壞。二氧化鈦具有突出的耐光、耐熱效應，良好的耐化學腐蝕性能，與基體的浸潤性良好，界面反應較小，能夠提高復合材料的力學性能、耐磨性、硬度，降低熱膨脹系數(shù)，并且成本相對較低。所以本發(fā)明將二氧化鈦與陶瓷材料相結合，通過改性或增強陶瓷材料的化學性能，使其耐磨、耐腐蝕、強度等性能大幅度的得到提高。技術實現(xiàn)要素：為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種添加二氧化鈦改性復合陶瓷材料及其制備方法，通過采用特定原料進行組合，配合相應的生產(chǎn)工藝，得到的添加二氧化鈦改性復合陶瓷材料，其性能穩(wěn)定、耐腐蝕、耐磨損、強度高，能夠滿足行業(yè)的要求，具有較好的應用前景。本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案實現(xiàn)：添加二氧化鈦改性復合陶瓷材料，由下列重量份的原料制成：二氧化鈦3-8份、氧化鋁陶瓷粉30-45份、黏土5-10份、氮化鈮4-7份、炭黑5-8份、聚乙烯蠟2-6份、乙烯基三乙氧基硅烷3-8份、聚鋁硅氧烷3-6份、過氧化二異丙苯1-4份、乙烯基羧酸酯4-8份、四甲基氫氧化銨2-4份、聚乙二醇1-5份、氮化鋁1-2份、氧化鎂1-4份、硫酸鋇2-5份、硼化鈉3-6份、二硅化鉬1-2份、抗氧化劑1-4份、穩(wěn)定劑2-5份、偶聯(lián)劑1-2份。優(yōu)選地，所述抗氧化劑為2，2'-甲撐雙(4-甲基—6-叔丁基苯酚)、4-羥基十二烷酸酰替苯胺、4，4'-二叔辛基二苯胺、4-羥基十八烷酸酰替苯胺中的一種或幾種。優(yōu)選地，所述穩(wěn)定劑為2-乙基乙酸鉛、蓖麻酸鈣、硬脂酸鋅、丹桂酸鋇中的任意一種。優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑選自三異硬酯酸鈦酸異丙酯、異丙基三（二辛基焦磷?；?鈦酸酯、二(二辛基焦磷?；?合氧乙酸酯鈦、異丙基三(正乙氨基—乙氨基)鈦酸酯中的任意一種或幾種。所述的添加二氧化鈦改性復合陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：（1）按照重量份稱取各原料；（2）將氧化鋁陶瓷粉、黏土、氮化鈮、炭黑加入雷蒙磨粉機中進行研磨，磨粉機功率為22KW，混合物粒度為300-400目;（3）將二氧化鈦、聚乙烯蠟、乙烯基三乙氧基硅烷、聚鋁硅氧烷、氮化鋁、氧化鎂、硫酸鋇、硼化鈉、二硅化鉬、抗氧化劑、步驟（2）的粉末混合物一起加入高溫試驗電爐燒結，將得到的高溫燒結物水淬，冷卻得到陶瓷塊，高溫燒結溫度為600-700℃，高溫燒結時間為20-35分鐘；（4）將步驟（3）的陶瓷塊、乙烯基羧酸酯、聚乙二醇一起加入球磨機，料球比例為1：8，球磨時間為2-3小時；（5）將步驟（4）的球磨粉碎物過篩分選，收集過篩混合物；（6）將步驟（5）的過篩混合物、過氧化二異丙苯、四甲基氫氧化銨、穩(wěn)定劑、偶聯(lián)劑注入高壓勻質機中攪拌均勻，轉速1000-1500轉/分鐘，壓強為1-1.5MPa，混合攪拌10-20分鐘；（7）將步驟（6）的攪拌混合物注入模具中壓制成型，所得胚體在4-10℃氮氣保溫箱中固定、脫膠30分鐘；（8）將步驟（7）的胚體放入真空高溫煅燒爐中進行燒結成型，煅燒溫度為860-930℃，真空壓強為0.1-0.5Pa，真空燒結時間為60-90分鐘；（9）將步驟（8）的煅燒模型緩慢降至室溫后，去模、脫蠟、放于60℃氮氣保溫箱中養(yǎng)護2-4小時，即得成品。優(yōu)選地，所述水淬的條件為：入水溫度為12-18℃，水淬時間為50秒。優(yōu)選地，所述篩孔徑為300目。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其有益效果為：（1）本發(fā)明的添加二氧化鈦改性復合陶瓷材料，以氧化鋁陶瓷粉、黏土、氮化鈮、炭黑、二氧化鈦、聚乙烯蠟、乙烯基三乙氧基硅烷、聚鋁硅氧烷、氮化鋁、氧化鎂、硫酸鋇、硼化鈉、二硅化鉬為主要成分，通過加入乙烯基羧酸酯、聚乙二醇、過氧化二異丙苯、四甲基氫氧化銨、抗氧化劑、穩(wěn)定劑、偶聯(lián)劑，輔以機械粉碎、高溫燒結、水淬處理、球磨分選、加壓勻質、鑄模固定、真空煅燒、去模脫蠟、養(yǎng)護成型等工藝，使得制備而成的添加二氧化鈦改性復合陶瓷材料，其性能穩(wěn)定、耐腐蝕、耐磨損、強度高，能夠滿足行業(yè)的要求，具有較好的應用前景。（2）本發(fā)明的添加二氧化鈦改性復合陶瓷材料原料廉價、工藝簡單，適于大規(guī)模工業(yè)化運用，實用性強。具體實施方式下面結合具體實施例對發(fā)明的技術方案進行詳細說明。實施例1（1）按照重量份稱取二氧化鈦3份、氧化鋁陶瓷粉30份、黏土5份、氮化鈮4份、炭黑5份、聚乙烯蠟2份、乙烯基三乙氧基硅烷3份、聚鋁硅氧烷3份、過氧化二異丙苯1份、乙烯基羧酸酯4份、四甲基氫氧化銨2份、聚乙二醇1份、氮化鋁1份、氧化鎂1份、硫酸鋇2份、硼化鈉3份、二硅化鉬1份、2，2'-甲撐雙(4-甲基—6-叔丁基苯酚)1份、2-乙基乙酸鉛2份、三異硬酯酸鈦酸異丙酯1份；（2）將氧化鋁陶瓷粉、黏土、氮化鈮、炭黑加入雷蒙磨粉機中進行研磨，磨粉機功率為22KW，混合物粒度為300目;（3）將二氧化鈦、聚乙烯蠟、乙烯基三乙氧基硅烷、聚鋁硅氧烷、氮化鋁、氧化鎂、硫酸鋇、硼化鈉、二硅化鉬、2，2'-甲撐雙(4-甲基—6-叔丁基苯酚)、步驟（2）的粉末混合物一起加入高溫試驗電爐燒結，將得到的高溫燒結物水淬，冷卻得到陶瓷塊，高溫燒結溫度為600℃，高溫燒結時間為20分鐘，水淬入水溫度為12℃，水淬時間為50秒；（4）將步驟（3）的陶瓷塊、乙烯基羧酸酯、聚乙二醇一起加入球磨機，料球比例為1：8，球磨時間為2小時；（5）將步驟（4）的球磨粉碎物過篩分選，收集過篩混合物，篩孔徑為300目；（6）將步驟（5）的過篩混合物、過氧化二異丙苯、四甲基氫氧化銨、2-乙基乙酸鉛、三異硬酯酸鈦酸異丙酯注入高壓勻質機中攪拌均勻，轉速1000轉/分鐘，壓強為1MPa，混合攪拌10分鐘；（7）將步驟（6）的攪拌混合物注入模具中壓制成型，所得胚體在4℃氮氣保溫箱中固定、脫膠30分鐘；（8）將步驟（7）的胚體放入真空高溫煅燒爐中進行燒結成型，煅燒溫度為860℃，真空壓強為0.1Pa，真空燒結時間為60分鐘；（9）將步驟（8）的煅燒模型緩慢降至室溫后，去模、脫蠟、放于60℃氮氣保溫箱中養(yǎng)護2小時，即得成品。制得的添加二氧化鈦改性復合陶瓷材料的性能測試結果如表1所示。實施例2（1）按照重量份稱取二氧化鈦4份、氧化鋁陶瓷粉35份、黏土7份、氮化鈮5份、炭黑6份、聚乙烯蠟3份、乙烯基三乙氧基硅烷4份、聚鋁硅氧烷4份、過氧化二異丙苯2份、乙烯基羧酸酯5份、四甲基氫氧化銨3份、聚乙二醇2份、氮化鋁1份、氧化鎂2份、硫酸鋇3份、硼化鈉4份、二硅化鉬1份、4-羥基十二烷酸酰替苯胺2份、蓖麻酸鈣3份、異丙基三（二辛基焦磷?；?鈦酸酯1份；（2）將氧化鋁陶瓷粉、黏土、氮化鈮、炭黑加入雷蒙磨粉機中進行研磨，磨粉機功率為22KW，混合物粒度為350目;（3）將二氧化鈦、聚乙烯蠟、乙烯基三乙氧基硅烷、聚鋁硅氧烷、氮化鋁、氧化鎂、硫酸鋇、硼化鈉、二硅化鉬、4-羥基十二烷酸酰替苯胺、步驟（2）的粉末混合物一起加入高溫試驗電爐燒結，將得到的高溫燒結物水淬，冷卻得到陶瓷塊，高溫燒結溫度為620℃，高溫燒結時間為25分鐘，水淬入水溫度為14℃，水淬時間為50秒；（4）將步驟（3）的陶瓷塊、乙烯基羧酸酯、聚乙二醇一起加入球磨機，料球比例為1：8，球磨時間為2.2小時；（5）將步驟（4）的球磨粉碎物過篩分選，收集過篩混合物，篩孔徑為300目；（6）將步驟（5）的過篩混合物、過氧化二異丙苯、四甲基氫氧化銨、蓖麻酸鈣、異丙基三（二辛基焦磷酰基)鈦酸酯注入高壓勻質機中攪拌均勻，轉速1200轉/分鐘，壓強為1.2MPa，混合攪拌14分鐘；（7）將步驟（6）的攪拌混合物注入模具中壓制成型，所得胚體在6℃氮氣保溫箱中固定、脫膠30分鐘；（8）將步驟（7）的胚體放入真空高溫煅燒爐中進行燒結成型，煅燒溫度為880℃，真空壓強為0.3Pa，真空燒結時間為70分鐘；（9）將步驟（8）的煅燒模型緩慢降至室溫后，去模、脫蠟、放于60℃氮氣保溫箱中養(yǎng)護2.5小時，即得成品。制得的添加二氧化鈦改性復合陶瓷材料的性能測試結果如表1所示。實施例3（1）按照重量份稱取二氧化鈦7份、氧化鋁陶瓷粉40份、黏土8份、氮化鈮6份、炭黑7份、聚乙烯蠟5份、乙烯基三乙氧基硅烷7份、聚鋁硅氧烷5份、過氧化二異丙苯3份、乙烯基羧酸酯7份、四甲基氫氧化銨3份、聚乙二醇4份、氮化鋁2份、氧化鎂3份、硫酸鋇4份、硼化鈉5份、二硅化鉬2份、4，4'-二叔辛基二苯胺3份、硬脂酸鋅4份、二(二辛基焦磷?；?合氧乙酸酯鈦2份；（2）將氧化鋁陶瓷粉、黏土、氮化鈮、炭黑加入雷蒙磨粉機中進行研磨，磨粉機功率為22KW，混合物粒度為350目;（3）將二氧化鈦、聚乙烯蠟、乙烯基三乙氧基硅烷、聚鋁硅氧烷、氮化鋁、氧化鎂、硫酸鋇、硼化鈉、二硅化鉬、4，4'-二叔辛基二苯胺、步驟（2）的粉末混合物一起加入高溫試驗電爐燒結，將得到的高溫燒結物水淬，冷卻得到陶瓷塊，高溫燒結溫度為680℃，高溫燒結時間為30分鐘，水淬入水溫度為16℃，水淬時間為50秒；（4）將步驟（3）的陶瓷塊、乙烯基羧酸酯、聚乙二醇一起加入球磨機，料球比例為1：8，球磨時間為2.7小時；（5）將步驟（4）的球磨粉碎物過篩分選，收集過篩混合物，篩孔徑為300目；（6）將步驟（5）的過篩混合物、過氧化二異丙苯、四甲基氫氧化銨、硬脂酸鋅、二(二辛基焦磷?；?合氧乙酸酯鈦注入高壓勻質機中攪拌均勻，轉速1400轉/分鐘，壓強為1.4MPa，混合攪拌18分鐘；（7）將步驟（6）的攪拌混合物注入模具中壓制成型，所得胚體在8℃氮氣保溫箱中固定、脫膠30分鐘；（8）將步驟（7）的胚體放入真空高溫煅燒爐中進行燒結成型，煅燒溫度為900℃，真空壓強為0.4Pa，真空燒結時間為80分鐘；（9）將步驟（8）的煅燒模型緩慢降至室溫后，去模、脫蠟、放于60℃氮氣保溫箱中養(yǎng)護3.5小時，即得成品。制得的添加二氧化鈦改性復合陶瓷材料的性能測試結果如表1所示。實施例4（1）按照重量份稱取二氧化鈦8份、氧化鋁陶瓷粉45份、黏土10份、氮化鈮7份、炭黑8份、聚乙烯蠟6份、乙烯基三乙氧基硅烷8份、聚鋁硅氧烷6份、過氧化二異丙苯4份、乙烯基羧酸酯8份、四甲基氫氧化銨4份、聚乙二醇5份、氮化鋁2份、氧化鎂4份、硫酸鋇5份、硼化鈉6份、二硅化鉬2份、4-羥基十八烷酸酰替苯胺4份、丹桂酸鋇5份、異丙基三(正乙氨基—乙氨基)鈦酸酯2份；（2）將氧化鋁陶瓷粉、黏土、氮化鈮、炭黑加入雷蒙磨粉機中進行研磨，磨粉機功率為22KW，混合物粒度為400目;（3）將二氧化鈦、聚乙烯蠟、乙烯基三乙氧基硅烷、聚鋁硅氧烷、氮化鋁、氧化鎂、硫酸鋇、硼化鈉、二硅化鉬、4-羥基十八烷酸酰替苯胺、步驟（2）的粉末混合物一起加入高溫試驗電爐燒結，將得到的高溫燒結物水淬，冷卻得到陶瓷塊，高溫燒結溫度為700℃，高溫燒結時間為35分鐘，水淬入水溫度為18℃，水淬時間為50秒；（4）將步驟（3）的陶瓷塊、乙烯基羧酸酯、聚乙二醇一起加入球磨機，料球比例為1：8，球磨時間為3小時；（5）將步驟（4）的球磨粉碎物過篩分選，收集過篩混合物，篩孔徑為300目；（6）將步驟（5）的過篩混合物、過氧化二異丙苯、四甲基氫氧化銨、丹桂酸鋇、異丙基三(正乙氨基—乙氨基)鈦酸酯注入高壓勻質機中攪拌均勻，轉速1500轉/分鐘，壓強為1.5MPa，混合攪拌20分鐘；（7）將步驟（6）的攪拌混合物注入模具中壓制成型，所得胚體在10℃氮氣保溫箱中固定、脫膠30分鐘；（8）將步驟（7）的胚體放入真空高溫煅燒爐中進行燒結成型，煅燒溫度為930℃，真空壓強為0.5Pa，真空燒結時間為90分鐘；（9）將步驟（8）的煅燒模型緩慢降至室溫后，去模、脫蠟、放于60℃氮氣保溫箱中養(yǎng)護4小時，即得成品。制得的添加二氧化鈦改性復合陶瓷材料的性能測試結果如表1所示。對比例1（1）按照重量份稱取二氧化鈦3份、氧化鋁陶瓷粉30份、黏土5份、氮化鈮4份、炭黑5份、聚乙烯蠟2份、乙烯基三乙氧基硅烷3份、聚鋁硅氧烷3份、過氧化二異丙苯1份、乙烯基羧酸酯4份、四甲基氫氧化銨2份、聚乙二醇1份、硫酸鋇2份、硼化鈉3份、二硅化鉬1份、2，2'-甲撐雙(4-甲基—6-叔丁基苯酚)1份、2-乙基乙酸鉛2份、三異硬酯酸鈦酸異丙酯1份；（2）將氧化鋁陶瓷粉、黏土、氮化鈮、炭黑加入雷蒙磨粉機中進行研磨，磨粉機功率為22KW，混合物粒度為300目;（3）將二氧化鈦、聚乙烯蠟、乙烯基三乙氧基硅烷、聚鋁硅氧烷、硫酸鋇、硼化鈉、二硅化鉬、2，2'-甲撐雙(4-甲基—6-叔丁基苯酚)、步驟（2）的粉末混合物一起加入高溫試驗電爐燒結，將得到的高溫燒結物水淬，冷卻得到陶瓷塊，高溫燒結溫度為600℃，高溫燒結時間為20分鐘，水淬入水溫度為12℃，水淬時間為50秒；（4）將步驟（3）的陶瓷塊、乙烯基羧酸酯、聚乙二醇一起加入球磨機，料球比例為1：8，球磨時間為2小時；（5）將步驟（4）的球磨粉碎物過篩分選，收集過篩混合物，篩孔徑為300目；（6）將步驟（5）的過篩混合物、過氧化二異丙苯、四甲基氫氧化銨、2-乙基乙酸鉛、三異硬酯酸鈦酸異丙酯注入高壓勻質機中攪拌均勻，轉速1000轉/分鐘，壓強為1MPa，混合攪拌10分鐘；（7）將步驟（6）的攪拌混合物注入模具中壓制成型，所得胚體在4℃氮氣保溫箱中固定、脫膠30分鐘；（8）將步驟（7）的胚體放入真空高溫煅燒爐中進行燒結成型，煅燒溫度為860℃，真空壓強為0.1Pa，真空燒結時間為60分鐘；（9）將步驟（8）的煅燒模型緩慢降至室溫后，去模、脫蠟、放于60℃氮氣保溫箱中養(yǎng)護2小時，即得成品。制得的添加二氧化鈦改性復合陶瓷材料的性能測試結果如表1所示。對比例2（1）按照重量份稱取二氧化鈦8份、氧化鋁陶瓷粉45份、黏土10份、炭黑8份、聚乙烯蠟6份、乙烯基三乙氧基硅烷8份、聚鋁硅氧烷6份、過氧化二異丙苯4份、乙烯基羧酸酯8份、四甲基氫氧化銨4份、聚乙二醇5份、氮化鋁2份、氧化鎂4份、硫酸鋇5份、硼化鈉6份、4-羥基十八烷酸酰替苯胺4份、丹桂酸鋇5份、異丙基三(正乙氨基—乙氨基)鈦酸酯2份；（2）將氧化鋁陶瓷粉、黏土、炭黑加入雷蒙磨粉機中進行研磨，磨粉機功率為22KW，混合物粒度為400目;（3）將二氧化鈦、聚乙烯蠟、乙烯基三乙氧基硅烷、聚鋁硅氧烷、氮化鋁、氧化鎂、硫酸鋇、硼化鈉、4-羥基十八烷酸酰替苯胺、步驟（2）的粉末混合物一起加入高溫試驗電爐燒結，將得到的高溫燒結物水淬，冷卻得到陶瓷塊，高溫燒結溫度為700℃，高溫燒結時間為35分鐘，水淬入水溫度為18℃，水淬時間為50秒；（4）將步驟（3）的陶瓷塊、乙烯基羧酸酯、聚乙二醇一起加入球磨機，料球比例為1：8，球磨時間為3小時；（5）將步驟（4）的球磨粉碎物過篩分選，收集過篩混合物，篩孔徑為300目；（6）將步驟（5）的過篩混合物、過氧化二異丙苯、四甲基氫氧化銨、丹桂酸鋇、異丙基三(正乙氨基—乙氨基)鈦酸酯注入高壓勻質機中攪拌均勻，轉速1500轉/分鐘，壓強為1.5MPa，混合攪拌20分鐘；（7）將步驟（6）的攪拌混合物注入模具中壓制成型，所得胚體在10℃氮氣保溫箱中固定、脫膠30分鐘；（8）將步驟（7）的胚體放入真空高溫煅燒爐中進行燒結成型，煅燒溫度為930℃，真空壓強為0.5Pa，真空燒結時間為90分鐘；（9）將步驟（8）的煅燒模型緩慢降至室溫后，去模、脫蠟、放于60℃氮氣保溫箱中養(yǎng)護4小時，即得成品。制得的添加二氧化鈦改性復合陶瓷材料的性能測試結果如表1所示。將實施例1-4和對比例1-2的制得的添加二氧化鈦改性復合陶瓷材料進行磨損率、斷裂韌性值、表面摩擦系數(shù)、抗壓強度、酸堿測試這幾項性能測試。表1150℃下的磨損率（cm3/Nm）斷裂韌性值Mpa表面摩擦系數(shù)抗壓強度（MPa）酸堿測試實施例10.17*10-75.320.451665通過實施例20.13*10-75.460.481659通過實施例30.15*10-75.160.461657通過實施例40.16*10-75.280.501662通過對比例11.32*10-62.131.183328通過對比例25.18*10-62.791.304416通過本發(fā)明的添加二氧化鈦改性復合陶瓷材料，以氧化鋁陶瓷粉、黏土、氮化鈮、炭黑、二氧化鈦、聚乙烯蠟、乙烯基三乙氧基硅烷、聚鋁硅氧烷、氮化鋁、氧化鎂、硫酸鋇、硼化鈉、二硅化鉬為主要成分，通過加入乙烯基羧酸酯、聚乙二醇、過氧化二異丙苯、四甲基氫氧化銨、抗氧化劑、穩(wěn)定劑、偶聯(lián)劑，輔以機械粉碎、高溫燒結、水淬處理、球磨分選、加壓勻質、鑄模固定、真空煅燒、去模脫蠟、養(yǎng)護成型等工藝，使得制備而成的添加二氧化鈦改性復合陶瓷材料，其性能穩(wěn)定、耐腐蝕、耐磨損、強度高，能夠滿足行業(yè)的要求，具有較好的應用前景。本發(fā)明的添加二氧化鈦改性復合陶瓷材料原料廉價、工藝簡單，適于大規(guī)模工業(yè)化運用，實用性強。以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的
技術領域：
，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內。當前第1頁1 2 3