[发明专利]一种含亚纳米球形硅微粉的高韧性复合陶瓷

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种含亚纳米球形硅微粉的高韧性复合陶瓷。

背景技术

陶瓷材料应用广泛，复合陶瓷目前在国内也轰轰烈烈开展起来。可以通过有针对性地添加某些元素和/或它们的化合物来调节到在每一情况下预定的用途。例如氧化铝和氧化锆是陶瓷材料，这些材料尤其单独地或相互组合地加工成切削工具、催化剂载体或假体。然而陶瓷由于它本身的脆性，使其抗弯折能力和弹性强度不如人意，需要对其增韧，以得到良好的综合效果。

用石英矿进行机械粉碎加工后就制成为硅微粉。它又分成：熔融硅微粉和结晶硅微粉。亚纳米级球形硅微粉是指：粒径在30～900nm之间。由于纳米（1～20nm）硅微粉（导体）与硅微粉（绝缘体）的表面物化性能完全不同，所以应用领域也不同。由于球形硅微粉不同于角粉形硅微粉，其流动性好，对物体表体损伤小，而且相对于更细的纳米硅微粉又具有价格成本优势。故亚纳米硅微粉广泛应用在塑封料、有机硅、涂料、油墨、陶瓷、修补料等领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含亚纳米球形硅微粉的高韧性复合陶瓷，有效形成致密、高韧性、高强度的复合陶瓷结构，以克服现有技术中存在的问题。

为了实现以上目的，本发明的技术方案是：

一种含亚纳米球形硅微粉的高韧性复合陶瓷，包括基质原料和助剂，所述基质原料包含以下重量份的组分：

氧化锆65-80份

氧化铝5-10份

高岭土5-7份

锂长石3-6份

碱土金属碳酸盐3-8份

稀土金属氧化物0-0.5份

玄武岩纤维4-8份

亚纳米球形硅微粉3.5-7.5份；

所述助剂包含以下重量份的组分：

硅酸钠 3-5份

乙二醇单丁醚 0.5-2份

氢氧化钡 1-2份

羧甲基纤维素 1-3份

聚乙烯纤维 0.5-1.5份

硫酸钾 1.2-2份

十二烷基硫酸钠 1.5-3份。

作为优选，所述亚纳米球形硅微粉的粒径及其分布为：粒径在区间230~450nm范围内的比例超过99%，且平均粒径在360nm以下。

作为优选，所述碱土金属碳酸盐为碳酸钙、碳酸锶、碳酸钡中的一种或者其组合。

作为优选，所述玄武岩纤维平均直径在5-10μm，长度3-12mm。

作为优选，所述稀土金属氧化物包括氧化钇和镧系元素氧化物。

本发明的有益效果在于：本发明配方简单、制得陶瓷性能好。氧化锆和氧化铝作为主要基质制得的陶瓷本身比较有韧性，高岭土、锂长石、碱土金属碳酸盐增加填充铝硅酸盐成分促进熔合；玄武岩纤维增强整体结构力学性能；稀土金属氧化物提升综合性能；亚纳米球形硅微粉，以及亚纳米球形硅微粉的粒度提高体系致密度，使其熔合更紧密；助剂利于陶瓷烧结工艺的优化。本发明采取了多种韧性强化措施改进陶瓷的弹性和结构力学性能，特别是亚纳米球形硅微粉提高了陶瓷基质的紧致度，使其具有足够高的韧性、强度、硬度和耐磨性能。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例作简单地介绍。

实施例1

一种含亚纳米球形硅微粉的高韧性复合陶瓷，包括基质原料和助剂，所述基质原料包含以下重量份的组分：

氧化锆69份

氧化铝7份

高岭土6份

锂长石4.5份

碱土金属碳酸盐6份

稀土金属氧化物0.05份

玄武岩纤维5份

亚纳米球形硅微粉3.5份；

所述助剂包含以下重量份的组分：

硅酸钠 5份

乙二醇单丁醚 0.5份

氢氧化钡 2份

羧甲基纤维素 1份

聚乙烯纤维 1份

硫酸钾 1.2份

十二烷基硫酸钠 2份；

所述亚纳米球形硅微粉的粒径及其分布为：粒径在区间230~450nm范围内的比例超过99%，且平均粒径在360nm以下；所述碱土金属碳酸盐为碳酸钙和碳酸锶的混合物，且其物质的量比例2:1；所述玄武岩纤维平均直径在5-10μm，长度3-12mm；所述稀土金属氧化物包括氧化钇和镧系元素氧化物。

试验证明，本例制得的陶瓷韧性、强度、抗冲击性能、耐刮性、防腐蚀性俱佳。

实施例2