本发明专利技术属于生物医用材料的技术领域，公开了制备一种石墨增强耐磨损氧化铝‑氧化锆复合陶瓷以及制备方法。方法为：将球磨介质，α‑Al2O3，ZrO2(HfO2)和Y2O3的混合物，掺杂剂（MgO、Cr2O3），石墨置于球磨装置中进行球磨，搅拌干燥，造粒，干压后经冷等静压成型，煅烧，加工得到石墨增强耐磨损氧化铝‑氧化锆复合陶瓷。该复合陶瓷硬度高，耐磨性好，抗弯强度大且制备方法安全性好，制备工艺稳定。
【技术实现步骤摘要】
一种石墨增强耐磨损氧化铝-氧化锆复合陶瓷及其制备方法
本专利技术属于生物医用材料的制备领域，涉及一种无机非金属材料制备方法，尤其是一种石墨增强耐磨损氧化铝-氧化锆陶瓷及其制备方法。
技术介绍
生物陶瓷由于具有无毒副作用、与生物体组织相容性良好、耐腐蚀等优点，作为无机生物医学材料越来越受到人们的重视，已成为国内外生物材料研究的重要课题，在近年拥有广阔的发展前景。生物陶瓷作为生物组织工程的代用材料，常用于骨科，牙科，心血管外科，眼外科。随着组织工程研究的不断深入，生物材料的设计理念和性能参数不断创新，使其应用范围或前景得到进一步的拓展。氧化锆增韧氧化铝材料是一种常见的生物惰性陶瓷材料，这类材料结构比较稳定，分子键力较强。而且氧化锆作为增韧相，当负荷严重过载时，会导致裂纹产生和裂纹传导。裂纹传导经过氧化锆颗粒是会使它产生从四方相向单斜相结构的相变，相变过程产生4%的体积膨胀，这会在颗粒周围形成一种压应力，这种压应力能够完全抑制裂纹的传导，从而增强材料的断裂韧性和断裂强度。然而这种功能陶瓷的耐磨性并不能让人满意，摩擦系数大，磨损速度较大，在陶瓷界面容易发生较严重的磨粒磨损、粘着磨损和疲劳磨损现象，导致大量的磨屑进入人体引发并发症，所以限制了它在关节方面的运用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种石墨增强耐磨损氧化铝-氧化锆复合陶瓷的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供一种石墨增强耐磨损氧化铝-氧化锆复合陶瓷，所述复合陶瓷硬度高，耐磨性好，抗弯强度大且制备方法安全性好，制备工艺稳定。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种石墨增强耐磨损氧化铝-氧化锆复合陶瓷的制备方法，包括以下步骤：（1）称取以下原料（按质量分数计）：40%~90%α-Al2O3，7.9%~59.98%ZrO2(HfO2)和Y2O3的混合物，0.1%~2%掺杂剂（MgO、Cr2O3），0%~2%石墨；（2）将步骤（1）称取的石墨加入无水乙醇进行超声分散，使石墨在无水乙醇中均匀分散；（3）将步骤（2）所制得的混合分散液和陶瓷原料加入球磨机中，混匀配成料浆，球磨机转速为200～300r/min，球磨时间为7～9h；（4）将步骤（3）所制得的浆料加热搅拌干燥，干燥温度60～100℃，干燥时间为6～24小时，干燥后研磨、过筛，过筛的目数为60~100目；（5）将步骤（4）所制得的研磨粉体加入1%~8%粘接剂，再次研磨过筛；（6）将步骤（5）所制得的陶瓷粉体压制成生胚，成型压力为50～200MPa，包括干压成型、冷等静压成型；（7）将步骤（6）所制得的生胚静置陈化24h，置于高温窑中烧结，烧结后冷却，冷却后的样品置于车床加工；（8）将步骤（7）所加工后的样品与水1:1的质量比放到研磨机中进行抛光，直至样品表面有光亮的光泽为止，出机干燥后在干燥器中保存。优选的，步骤（1）中的氧化铝粉体粒度为100～200nm，氧化锆粉体的粒度为100～400nm，石墨的直径为30-50μm，纯度为99.995%。优选的，步骤（3）所述的料浆是由陶瓷粉体材料和无水乙醇配成，固含量为50%。优选的，步骤（4）所述的干燥后陶瓷粉体的含水率小于0.5%。优选的，步骤（5）所述的粘接剂是由聚乙烯醇和水以（80%~95%）：（5%~20%）的比例混合而成。优选的，步骤（7）中所述的烧结是在常压烧结炉中进行，升温速度为5～10℃/min，在1500℃～1600℃保温2～3h，使其在炉中自然冷却到成品。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的一种石墨增强耐磨损氧化铝-氧化锆复合陶瓷的制备方法，通过该方法制备的复合陶瓷硬度高，耐磨性好，抗弯强度大，而且制备方法安全性好，制备工艺稳定。通过超声分散石墨颗粒，然后通过球磨的方式实现石墨颗粒与氧化铝、氧化锆粉体均匀混合。由于石墨结构中面间结合力弱，所以这些晶体在其面间都很容易剪切，亦即摩擦力小，同时能够支持垂直于基础面的负荷，所以承载能力强，摩擦系数小，在氧化铝-氧化锆复合陶瓷表面起到增强耐磨损的作用。附图说明图1是一种石墨增强耐磨损氧化铝-氧化锆复合陶瓷制备流程图。图2是石墨增强耐磨损氧化铝-氧化锆复合陶瓷示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。以下实施方案中α-Al2O3次粒径d50约为100nm；ZrO2(HfO2)和Y2O3的混合物原料一次粒径d50为300nm，纯度为99.9%；石墨的直径40000nm，纯度为99.995%。实施例1一种石墨增强耐磨损氧化铝-氧化锆复合陶瓷的制备方法，包括以下步骤：（1）称取以下原料（按质量分数计）：90%α-Al2O3，9.5%ZrO2(HfO2)和Y2O3的混合物，0.25%MgO，0.25%Cr2O3；（2）将步骤（1）所制得的混合分散液和陶瓷原料加入球磨机中，混匀配成料浆，球磨机转速为300r/min，球磨时间为8h；（3）将步骤（2）所制得的浆料加热搅拌干燥，干燥温度70℃，干燥时间为6～24小时，干燥后研磨、过筛，过筛的目数为80目；（4）将步骤（3）所制得的研磨粉体加入5%粘接剂，再次研磨过筛；（5）将步骤（4）所制得的陶瓷粉体压制成生胚，成型压力为60MPa，包括干压成型、冷等静压成型；（6）将步骤（5）所制得的生胚静置陈化24h，置于高温窑中烧结，烧结后冷却，冷却后的样品置于车床加工；（7）将步骤（6）所加工后的样品与水1:1的质量比放到研磨机中进行抛光，直至样品表面有光亮的光泽为止，出机干燥后在干燥器中保存。步骤（1）中的氧化铝粉体粒度为100nm，氧化锆粉体的粒度为300nm，石墨的直径为40μm，纯度为99.995%。步骤（2）所述的料浆是由陶瓷粉体材料和无水乙醇配成，固含量为50%。步骤（3）所述的干燥后陶瓷粉体的含水率小于0.5%。步骤（4）所述的粘接剂是由聚乙烯醇和水以80%：20%的比例混合而成。步骤（6）所述的烧结是在常压烧结炉中进行，升温速度为10℃/min，在1550℃保温2h，使其在炉中自然冷却到成品。实施例2一种石墨增强耐磨损氧化铝-氧化锆复合陶瓷的制备方法，包括以下步骤：（1）称取以下原料（按质量分数计）：90%α-Al2O3，9.25%ZrO2(HfO2)和Y2O3的混合物，0.25%MgO，0.25%Cr2O3，0.25%石墨；（2）将步骤（1）称取的石墨加入无水乙醇进行超声分散，使石墨在无水乙醇中均匀分散；（3）将步骤（2）所制得的混合分散液和陶瓷原料加入球磨机中，混匀配成料浆，球磨机转速为300r/min，球磨时间为8h；（4）将步骤（3）所制得的浆料加热搅拌干燥，干燥温度70℃，干燥时间为6～24小时，干燥后研磨、过筛，过筛的目数为80目；（5）将步骤（4）所制得的研磨粉体加入5%粘接剂，再次研磨过筛；（6）将步骤（5）所制得的陶瓷粉体压制成生胚，成型压力为60MPa，包括干压成型、冷等静压成型；（7）将步骤（6）所制得的生胚静置陈化24h，置于高温窑中烧结，烧结后冷却，冷却后的样品置于车床加工；（8）将步骤（7）所加工后的样品与水1:1的质量比放到研磨机中进行抛光，直至样品表面有光亮的光泽为止，出机干燥后在干燥器中保存。步骤（1）中的氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种石墨增强耐磨损氧化铝‑氧化锆复合陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.称取以下原料（按质量分数计）：40%~90% α‑Al2O3，7.9%~59.98% ZrO2(HfO2)和Y2O3的混合物，0.1%~2%掺杂剂（MgO、Cr2O3），0%~2%石墨；S2.将步骤S1称取的石墨加入无水乙醇进行超声分散，使石墨在无水乙醇中均匀分散；S3.将步骤S2所制得的混合分散液和陶瓷原料加入球磨机中，混匀配成料浆，球磨机转速为200～300r/min，球磨时间为7～9h；S4.将步骤S3所制得的浆料加热搅拌干燥，干燥温度60～100℃，干燥时间为6～24小时，干燥后研磨、过筛，过筛的目数为60~100目；S5.将步骤S4所制得的研磨粉体加入1%~8%粘接剂，再次研磨过筛；S6.将步骤S5所制得的陶瓷粉体压制成生胚，成型压力为50～200MPa，包括干压成型、冷等静压成型；S7.将步骤S6所制得的生胚静置陈化24h，置于高温窑中烧结，烧结后冷却，冷却后的样品置于车床加工；S8.将步骤S7所加工后的样品与水1:1的质量比放到研磨机中进行抛光，直至样品表面有光亮的光泽为止，出机干燥后在干燥器中保存。...
【技术特征摘要】
1.一种石墨增强耐磨损氧化铝-氧化锆复合陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.称取以下原料（按质量分数计）：40%~90%α-Al2O3，7.9%~59.98%ZrO2(HfO2)和Y2O3的混合物，0.1%~2%掺杂剂（MgO、Cr2O3），0%~2%石墨；S2.将步骤S1称取的石墨加入无水乙醇进行超声分散，使石墨在无水乙醇中均匀分散；S3.将步骤S2所制得的混合分散液和陶瓷原料加入球磨机中，混匀配成料浆，球磨机转速为200～300r/min，球磨时间为7～9h；S4.将步骤S3所制得的浆料加热搅拌干燥，干燥温度60～100℃，干燥时间为6～24小时，干燥后研磨、过筛，过筛的目数为60~100目；S5.将步骤S4所制得的研磨粉体加入1%~8%粘接剂，再次研磨过筛；S6.将步骤S5所制得的陶瓷粉体压制成生胚，成型压力为50～200MPa，包括干压成型、冷等静压成型；S7.将步骤S6所制得的生胚静置陈化24h，置于高温窑中烧结，烧结后冷却，冷却后的样品置于车床加工；S8.将步骤S7所加工后的样品与水1:1的质量比放到研磨机中进行抛光，直至样品表面有光亮的光泽为止，出机干燥后在干...
【专利技术属性】
技术研发人员：宁成云，翟锦霞，肖才榕，徐红蕾，徐星岗，
申请(专利权)人：广东蓝狮医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44
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