一種ZTA陶瓷表面包覆TiC的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種ZTA陶瓷表面包覆TiC的方法，屬于金屬基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。將TiO2和碳粉混合后加入加入聚乙烯醇粘結(jié)劑混合均勻成糊狀，然后加入ZTA陶瓷顆粒充分?jǐn)嚢?，使ZTA表面完全包裹上TiO2和碳粉，最后經(jīng)過氬氣氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)后過篩、蒸餾水沖洗、干燥得到TiC包覆的ZTA陶瓷材料。該方法以TiO2和碳粉為原料，采用高溫?zé)Y(jié)直接制備得到表面TiC修飾的ZTA陶瓷材料，提供一種流程短、操作簡(jiǎn)易的ZTA表面改性方法。
【專利說明】
一種ZTA陶瓷表面包覆T i C的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種ZTA陶瓷表面包覆TiC的方法，屬于金屬基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]陶瓷金屬復(fù)合材料由于其兼具陶瓷材料的高硬度、高耐磨性能和金屬高強(qiáng)度、良好塑性及韌性，已成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外科研及產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域關(guān)注焦點(diǎn)。氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷(ZTA)內(nèi)部均勻分散的氧化鋯顆粒能顯著提高耐磨件的磨損性能，還可以保證其整體良好韌性，目前已被大規(guī)模應(yīng)用于耐磨材料領(lǐng)域。當(dāng)前國(guó)外相關(guān)產(chǎn)品已有工業(yè)應(yīng)用，且進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)并形成壟斷。但是ZTA陶瓷與鋼鐵液的潤(rùn)濕性較差，采用無壓鑄滲制備ZTA/鋼鐵復(fù)合材料極其困難。與此同時(shí)，ZTA/鋼鐵界面基本為機(jī)械結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度低，復(fù)合材料力學(xué)性能差，導(dǎo)致復(fù)合材料在抗磨損服役過程中的可靠性和耐磨性能急劇下降。上述技術(shù)瓶頸亟待突破，提高材料耐磨性能，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命勢(shì)在必行。陶瓷金屬化的應(yīng)用無疑為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)提供了一條新途徑。陶瓷金屬化是指在陶瓷顆粒表面牢固地形成類似金屬膜的結(jié)構(gòu)，使其完成陶瓷和金屬兩者的牢固結(jié)合過程。目前常見的方法主要是在陶瓷顆粒表面鍍覆金屬膜，或加入碳化物顆粒以及金屬氧化物等陶瓷微粉在ZTA表面形成包覆層，通過金屬液鑄滲方法，達(dá)到陶瓷顆粒表面金屬化。但是，加入的陶瓷微粉只是附著在ZTA顆粒表面，二者間結(jié)合力不好、包覆厚度不均。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及不足，本發(fā)明提供一種ZTA陶瓷表面包覆TiC的方法。該方法以T12和碳粉為原料，采用高溫?zé)Y(jié)直接制備得到表面TiC修飾的ZTA陶瓷材料，提供一種流程短、操作簡(jiǎn)易的ZTA表面改性方法，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0004]—種ZTA陶瓷表面包覆TiC的方法，將T12和碳粉混合后加入加入聚乙烯醇粘結(jié)劑混合均勻成糊狀，然后加入ZTA陶瓷顆粒充分?jǐn)嚢?，使ZTA表面完全包裹上T12和碳粉，最后經(jīng)過氬氣氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)后過篩、蒸餾水沖洗、干燥得到TiC包覆的ZTA陶瓷材料。
[0005]所述T12和碳粉的摩爾比為1: (I?3)。
[0006]所述碳粉粒度為10?2000μηι，碳粉為石墨、活性炭或木炭的一種或幾種任意比例組成的混合物。
[0007]所述ZTA陶瓷顆粒粒徑為10?2000μπι，加入量為按照T12和ZTA質(zhì)量比為1:30加入。
[0008]所述氬氣氣氛下燒結(jié)溫度為1000?1400°C，燒結(jié)時(shí)間為2?6h。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明所述方法所采用的高溫?zé)Y(jié)方法有效提高了大粒徑ZTA鍍覆不均勻的問題，從而提高了鍍覆效率；
(2)本發(fā)明方法對(duì)ZTA陶瓷顆粒進(jìn)行表面處理包覆TiC，使陶瓷顆粒表面金屬化，提高了金屬液與ZTA陶瓷顆粒的潤(rùn)濕能力；
(3)本發(fā)明方法通過ZTA陶瓷顆粒表面的TiC作為陶瓷顆粒與金屬基體的中間過渡層，解決了因基體與陶瓷顆粒膨脹系數(shù)相差太大而引起開裂的問題，增強(qiáng)了陶瓷顆粒與金屬基體的結(jié)合強(qiáng)度。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中ZTA陶瓷表面包覆TiC的SEM圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中ZTA陶瓷表面包覆TiC的元素面分布圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中燒結(jié)產(chǎn)物過篩后所得粉末的XRD圖譜。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0012]實(shí)施例1
該ZTA陶瓷表面包覆TiC的方法，具體步驟如下:
步驟1、稱取2gTi02和0.3g碳粉(碳粉粒度為ΙΟμπι，碳粉為活性炭)按照摩爾比為1:1混合，然后加入3ml聚乙烯醇粘結(jié)劑混合均勻成糊狀，最后按T12和ZTA質(zhì)量比為1:30將ZTA陶瓷顆粒(ZTA陶瓷顆粒粒徑為2000μπι)加入其中充分?jǐn)嚢瑁筞TA表面完全包裹上T12和碳粉；
步驟2、將步驟I所得的ZTA顆粒在溫度為1200°C的氬氣氣氛下燒結(jié)4h。然后將燒結(jié)后的產(chǎn)物過篩和蒸餾水沖洗，干燥后即得到TiC包覆的ZTA陶瓷材料。
[0013]本實(shí)施例中所得ZTA陶瓷表面包覆TiC的SEM圖和元素面分布圖分別如圖1和2所示。另外，圖3為燒結(jié)產(chǎn)物過篩后所得粉末的XRD圖譜。從圖1和圖2中可以看出，ZTA顆粒表面均勻的包覆了一層TiC，元素T1、C、Al、Zr、0分布均勻，且無明顯的區(qū)域差異現(xiàn)象。從篩分后粉末的XRD圖譜中可以看出，粉末衍射峰與T i C及C標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片一致且未出現(xiàn)其他雜質(zhì)相，說明采用該方法可以燒結(jié)得到TiC。
[0014]實(shí)施例2
該ZTA陶瓷表面包覆TiC的方法，具體步驟如下:
步驟1、稱取2gTi02和0.9g碳粉(碳粉粒度為200μπι，碳粉為石墨)按照摩爾比為1:3混合，然后加入3ml聚乙烯醇粘結(jié)劑混合均勻成糊狀，最后按T12和ZTA質(zhì)量比為1:30將ZTA陶瓷顆粒(ZTA陶瓷顆粒粒徑為ΙΟμπι)加入其中充分?jǐn)嚢瑁筞TA表面完全包裹上T12和碳粉；步驟2、將步驟I所得的ZTA顆粒在溫度為1400°C的氬氣氣氛下燒結(jié)2h，然后將燒結(jié)后的產(chǎn)物過篩和蒸餾水沖洗，干燥后即得到TiC包覆的ZTA陶瓷材料。
[0015]實(shí)施例3
該ZTA陶瓷表面包覆TiC的方法，具體步驟如下:
步驟1、稱取281^02和0.68碳粉(碳粉粒度為200(^111，碳粉為木炭)按照摩爾比為1:2混合，然后加入3ml聚乙烯醇粘結(jié)劑混合均勻成糊狀，最后按T12和ZTA質(zhì)量比為1:30將ZTA陶瓷顆粒(ZTA陶瓷顆粒粒徑為500μπι)加入其中充分?jǐn)嚢?，使ZTA表面完全包裹上T12和碳粉；步驟2、將步驟I所得的ZTA顆粒在溫度為1000 0C的氬氣氣氛下燒結(jié)6h，然后將燒結(jié)后的產(chǎn)物過篩和蒸餾水沖洗，干燥后即得到TiC包覆的ZTA陶瓷材料。
[0016]以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種ZTA陶瓷表面包覆TiC的方法，其特征在于:將T12和碳粉混合后加入加入聚乙烯醇粘結(jié)劑混合均勻成糊狀，然后加入ZTA陶瓷顆粒充分?jǐn)嚢?，使ZTA表面完全包裹上T12和碳粉，最后經(jīng)過氬氣氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)后過篩、蒸餾水沖洗、干燥得到TiC包覆的ZTA陶瓷材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ZTA陶瓷表面包覆TiC的方法，其特征在于:所述T12和碳粉的摩爾比為1:(1?3)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ZTA陶瓷表面包覆TiC的方法，其特征在于:所述碳粉粒度為10?2000μηι，碳粉為石墨、活性炭或木炭的一種或幾種任意比例組成的混合物。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ZTA陶瓷表面包覆TiC的方法，其特征在于:所述ZTA陶瓷顆粒粒徑為10?2000μπι，加入量為按照T12和ZTA質(zhì)量比為1:30加入。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ZTA陶瓷表面包覆TiC的方法，其特征在于:所述氬氣氣氛下燒結(jié)溫度為1000?1400°C，燒結(jié)時(shí)間為2?6h。
【文檔編號(hào)】C04B41/86GK106083201SQ201610450904
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月22日
【發(fā)明人】汝娟堅(jiān), 馮晶, 蔣業(yè)華, 周榮, 華新, 華一新, 賈元偉
【申請(qǐng)人】昆明理工大學(xué)