一种稀土基氧化锆陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种稀土基氧化锆陶瓷材料，它是由下述重量份的原料组成的：甲基丙烯酸甲酯10‑13、过硫酸铵0.3‑0.4、硝酸铈1‑2、氧化锆100‑110、氧化钐3‑5、氯化镁10‑17、三盐基硫酸铅0.1‑0.2、天青石粉30‑40、稀土改性纤维10‑12，离子液体4‑7。本发明专利技术技术方案中的离子液体能均一地分散混合料，并通过聚酯乳液湿法球磨工艺成型。本发明专利技术的技术方案能有效地提高球磨效率，提高成品的稳定性强度。最终制得高冲击韧性的稀土基氧化锆陶瓷材料。

A Rare Earth-based Zirconia Ceramic Material and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种稀土基氧化锆陶瓷材料及其制备方法
本专利技术属于材料领域，具体涉及一种稀土基氧化锆陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
作为新型高技术陶瓷，氧化锆陶瓷具有高强度、高断裂冲击韧性以及优异的隔热性能以及耐高温性能等属性，被广泛的应用于结构陶瓷和功能陶瓷领域。另外，氧化锆没有磁性、不导电、不生锈，其在生物医学器械领域和道具、工具领域中也应用很广。近来，部分稳定氧化锆可以通过粉末冶金方法，制备避磁的手表表壳、耐腐的表件和其它仪器零件，除了上述的应用，氧化锆还广泛地应用于装饰、生活、医学、压电陶瓷、传感器陶瓷等领域；然而，目前的氧化锆陶瓷相比于金属材料来说，依然存在抗冲击韧性不足等缺陷，容易产生裂纹。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种稀土基氧化锆陶瓷材料及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种稀土基氧化锆陶瓷材料，它是由下述重量份的原料组成的：甲基丙烯酸甲酯10-13、过硫酸铵0.3-0.4、硝酸铈1-2、氧化锆100-110、氧化钐3-5、氯化镁10-17、三盐基硫酸铅0.1-0.2、天青石粉30-40、稀土改性纤维10-12、离子液体4-7。所述的稀土改性纤维是由下述重量份的原料组成的：硅酸铝纤维20-30、硬脂酸5-7、三羟甲基丙烷3-6、催化剂0.08-0.1、氯化镧10-13、质量浓度为10-15%的碳酸氢铵水溶液40-50。所述的催化剂为1-苄基-3-丁基苯并三氮唑对甲基苯磺酸盐离子液体。其结构式为：。所述的稀土改性纤维的制备方法，包括以下步骤：（1）取三羟甲基丙烷，加入到其重量30-40倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入硅酸铝纤维，升高温度为50-55℃，保温搅拌1-2小时，得预处理纤维溶液；（2）取硬脂酸，加热熔化，加入到上述预处理纤维溶液中，搅拌均匀，加入催化剂，保温搅拌2-3小时，得纤维分散液；（3）取氯化镧、质量浓度为10-15%的碳酸氢铵水溶液混合，加入到上述纤维分散液中，搅拌均匀，送入到60-65℃的恒温水浴中，保温搅拌10-14小时，出料，旋蒸除去水分后，真空80-90℃下干燥2-3小时，冷却至常温，磨成细粉，即得所述稀土改性纤维。一种稀土基氧化锆陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：（1）取天青石粉，送入到0.6-1mol/l的氢氧化钠溶液中浸泡2-3小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得预处理石粉；（2）取上述预处理石粉，与硝酸铈、氧化锆、氧化钐、氯化镁，离子液体混合，加入到混合料重量2-3倍的去离子水中，搅拌均匀，加入甲基丙烯酸甲酯、过硫酸铵，送入到反应釜中，通入氮气，在60-65℃下保温搅拌3-5小时，出料，球磨1-2小时，干燥，过筛，得磨料；（3）取上述磨料，与三盐基硫酸铅、稀土改性纤维混合，搅拌均匀，送入注塑机中，注射成型，得到生坯，将生坯排胶、烧结，即可。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：（1）本专利技术的稀土基氧化锆陶瓷材料，首先采用三羟甲基丙烷、硬脂酸共混活化硅酸铝纤维，然后以该纤维溶液为反应溶剂，通过将氯化镧、碳酸铵反应得到稀土沉淀，与硅酸铝纤维共混，填入到坯体的网络结构中，与氧化锆相互支撑，增加氧化锆陶瓷的冲击韧性。（2）一方面，1-苄基-3-丁基苯并三氮唑对甲基苯磺酸盐离子液体作为催化剂，可以在反应温和的条件下（50-55℃，保温搅拌1-2小时）发生反应；另一方面，为保证混合料体系的稳定性和分散性，本专利技术的技术方案首次将1-苄基-3-丁基苯并三氮唑对甲基苯磺酸盐离子液体加入混合料中，因本专利技术技术方案中的-苄基-3-丁基苯并三氮唑对甲基苯磺酸盐离子液体对磨料有表面修饰作用，因此制得的磨料为纯四方相结构的氧化锆。通过聚酯乳液湿法球磨工艺成型，本专利技术的技术方案能有效地提高球磨效率，提高成品的稳定性强度。最终制得高冲击韧性的稀土基氧化锆陶瓷材料。具体实施方式实施例1一种稀土基氧化锆陶瓷材料，它是由下述重量份的原料组成的：甲基丙烯酸甲酯13、过硫酸铵0.4、硝酸铈2、氧化锆110、氧化钐5、氯化镁17、三盐基硫酸铅0.2、天青石粉40、稀土改性纤维12、1-苄基-3-丁基苯并三氮唑对甲基苯磺酸盐离子液体7。所述的稀土改性纤维是由下述重量份的原料组成的：硅酸铝纤维30、硬脂酸7、三羟甲基丙烷6、1-苄基-3-丁基苯并三氮唑对甲基苯磺酸盐离子液体0.5、氯化镧13、质量浓度为15%的碳酸氢铵水溶液50。所述的稀土改性纤维的制备方法，包括以下步骤：（1）取三羟甲基丙烷，加入到其重量40倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入硅酸铝纤维，升高温度为55℃，保温搅拌2小时，得预处理纤维溶液；（2）取硬脂酸，加热熔化，加入到上述预处理纤维溶液中，搅拌均匀，加入1-苄基-3-丁基苯并三氮唑对甲基苯磺酸盐离子液体，保温搅拌3小时，得纤维分散液；（3）取氯化镧、质量浓度为15%的碳酸氢铵水溶液混合，加入到上述纤维分散液中，搅拌均匀，送入到65℃的恒温水浴中，保温搅拌14小时，出料，旋蒸除去水分后，真空90℃下干燥3小时，冷却至常温，磨成细粉，即得所述稀土改性纤维。一种稀土基氧化锆陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：（1）取天青石粉，送入到1mol/l的氢氧化钠溶液中浸泡3小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得预处理石粉；（2）取上述预处理石粉，与硝酸铈、氧化锆、氧化钐、氯化镁、1-苄基-3-丁基苯并三氮唑对甲基苯磺酸盐离子液体混合，加入到混合料重量3倍的去离子水中，搅拌均匀，加入甲基丙烯酸甲酯、过硫酸铵，送入到反应釜中，通入氮气，在65℃下保温搅拌5小时，出料，球磨2小时，干燥，过筛，得磨料；（3）取上述磨料，与三盐基硫酸铅、稀土改性纤维混合，搅拌均匀，送入注塑机中，注射成型，得到生坯，将生坯排胶、烧结，即可。实施例2一种稀土基氧化锆陶瓷材料，它是由下述重量份的原料组成的：甲基丙烯酸甲酯10、过硫酸铵0.3、硝酸铈1、氧化锆100、氧化钐3、氯化镁10、三盐基硫酸铅0.1、天青石粉30、稀土改性纤维10、1-苄基-3-丁基苯并三氮唑对甲基苯磺酸盐离子液体4。所述的稀土改性纤维是由下述重量份的原料组成的：硅酸铝纤维20、硬脂酸5、三羟甲基丙烷3、1-苄基-3-丁基苯并三氮唑对甲基苯磺酸盐离子液体0.1、氯化镧10、质量浓度为10%的碳酸氢铵水溶液40。所述的稀土改性纤维的制备方法，包括以下步骤：（1）取三羟甲基丙烷，加入到其重量30倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入硅酸铝纤维，升高温度为50℃，保温搅拌1小时，得预处理纤维溶液；（2）取硬脂酸，加热熔化，加入到上述预处理纤维溶液中，搅拌均匀，加入1-苄基-3-丁基苯并三氮唑对甲基苯磺酸盐离子液体，保温搅拌2小时，得纤维分散液；（3）取氯化镧、质量浓度为10%的碳酸氢铵水溶液混合，加入到上述纤维分散液中，搅拌均匀，送入到60℃的恒温水浴中，保温搅拌10小时，出料，旋蒸除去水分后，真空80℃下干燥2小时，冷却至常温，磨成细粉，即得所述稀土改性纤维。一种稀土基氧化锆陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：（1）取天青石粉，送入到0.6mol/l的氢氧化钠溶液中浸泡2小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得预处理石粉；（2）取上述预处理石粉，与硝酸铈、氧化锆、氧化钐、氯化镁、1-苄基-3-丁基苯并三氮唑对甲基苯磺酸盐离子液体混合，加入到混合料重量2倍的去离子水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稀土基氧化锆陶瓷材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：甲基丙烯酸甲酯10‑13、过硫酸铵0.3‑0.4、硝酸铈1‑2、氧化锆100‑110、氧化钐3‑5、氯化镁10‑17、三盐基硫酸铅0.1‑0.2、天青石粉30‑40、稀土改性纤维10‑12、离子液体4‑7。

【技术特征摘要】
1.一种稀土基氧化锆陶瓷材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：甲基丙烯酸甲酯10-13、过硫酸铵0.3-0.4、硝酸铈1-2、氧化锆100-110、氧化钐3-5、氯化镁10-17、三盐基硫酸铅0.1-0.2、天青石粉30-40、稀土改性纤维10-12、离子液体4-7。2.根据权利要求1所述的一种稀土基氧化锆陶瓷材料，其特征在于，所述的稀土改性纤维是由下述重量份的原料组成的：硅酸铝纤维20-30、硬脂酸5-7、三羟甲基丙烷3-6、催化剂0.1-0.5、氯化镧10-13、质量浓度为10-15%的碳酸氢铵水溶液40-50。3.根据权利要求1或2所述的一种稀土基氧化锆陶瓷材料，其特征在于，所述的离子液体或催化剂均为1-苄基-3-丁基苯并三氮唑对甲基苯磺酸盐离子液体。4.根据权利要求1所述的一种稀土基氧化锆陶瓷材料，其特征在于，所述的稀土改性纤维的制备方法，包括以下步骤：（1）取三羟甲基丙烷，加入到其重量30-40倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入硅酸铝纤维，升高温度为50-55℃，保温搅拌1-2小时，得预处理纤维溶液；（...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷和朝，雷济民，
申请(专利权)人：太仓市纽弗科精密陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32