一种巴基纸/粉煤灰耐磨陶瓷贴片的制备方法技术

一种巴基纸/粉煤灰耐磨陶瓷贴片的制备方法，将巴基纸常规羧基化后浸泡入多巴胺硝酸铝溶液中，超声处理；用正硅酸丁酯、氧化铝溶胶以及微纳米粉煤灰制备胶状体后涂刷在钢模具板底层，然后将所得巴基纸平铺在胶状体上，反复3到5次，形成粉煤灰/巴基纸夹层材料；对夹层材料挤压成形，后烘干得到坯体。坯体进行高温真空环境或惰性气体保护环境烧结，随炉冷却至室温得到巴基纸/粉煤灰耐磨陶瓷贴片。本发明专利技术具有简单、安全、易于操作和可控等优点。所制备的陶瓷贴片相比传统的化学镀，界面黏连性更具优势；可改善陶瓷耐磨片的硬脆性；更易实现陶瓷耐磨贴片形状的可定制性。耐磨贴片形状的可定制性。耐磨贴片形状的可定制性。

A preparation method of bucky paper / fly ash wear-resistant ceramic patch

【技术实现步骤摘要】
一种巴基纸/粉煤灰耐磨陶瓷贴片的制备方法


[0001]本专利技术属于材料制备


技术介绍

[0002]莫来石作为一种优质的铝硅酸盐原料，具有优异的热稳定性、机械强度、电学和光学性质，广泛应用于功能陶瓷领域。粉煤灰作为一种工业废料，主要成分氧化铝及氧化硅适逢莫来石合成原料。通过部分学术论文可知，在复合材料中合理利用其成分，可显著改善复合材料的耐磨或力学等多种性能。然而其缺点也较为明显，纯陶瓷结构预示着它具有极差的韧性，在未优化其韧性时表现硬脆易裂性。限制了其在表面耐磨材料领域中的应用。另一方面，巴基纸具有极好的断裂强度以及强韧性。除可利用其较好的耐磨性能外也可作为材料结构支撑。但由于低密度性以及性能稳定性等原因使其难于直接使用在复合材料中。
[0003]目前，市场主流耐磨陶瓷贴片成分为氧化锆以及氧化铝，相比粉煤灰原材料，在日常使用中，除存在硬脆性导致的对工件安装贴合度要求极高的问题外，性价比也相对较低。如采用新技术将粉煤灰及巴基纸有机结合，可互补相互间缺点并制备出新型耐磨贴片。此专利技术切合节能环保主题，有效解决因粉煤灰堆积导致的环境污染问题，还能降低莫来石材料的原料成本，实现粉煤灰高值资源化利用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种巴基纸/粉煤灰耐磨陶瓷贴片的制备方法，利用片状的巴基纸/粉煤灰夹层结构制备耐磨贴片。本专利技术通过界面改性方法结合夹层烧结，在巴基纸上涂粘度层，推进粘度层与巴基纸层产生微量反应，最终达到与粉煤灰陶瓷界面层优化，增加结合效果。并且由于巴基纸可折弯，具有明显的形状定制型，适用于多种复杂件的性能强化。此外，巴基纸的存在可有效降低陶瓷硬脆缺陷，因而材料的韧度会得到明显提高。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的。
[0006]本专利技术所述的一种巴基纸/粉煤灰耐磨陶瓷贴片的制备方法，包括以下步骤。
[0007]（1）将巴基纸常规羧基化。所选巴基纸厚度控制在0.15~0.2mm，纯度为95~99.9%。
[0008]（2）将步骤（1）所得羧基化巴基纸加到浓度为15~25wt.%的硝酸铝溶液中超声10～15min，超声功率≥150W。
[0009]（3）按硝酸铝溶液与多巴胺的质量比0.2:1～0.1:1进行配比，将多巴胺加入到步骤（2）的硝酸铝溶液中，随后持续超声20~30min，超声功率≥150W。
[0010]（4）将三羟甲基氨基甲烷（TRIS）缓冲剂加入步骤（3）所得溶液，使得其pH值调节至8~9，持续超声3h~5h后，取出巴基纸晾干。
[0011]（5）将10~15 vol.%的正硅酸乙酯或正硅酸丁酯，5~10vol.%的氧化铝溶胶（氧化铝含量21~23wt.%），75~85 vol.%的微纳米粉煤灰混合超声10~30min，得粉煤灰胶体。
[0012]（6）将步骤（5）所得粉煤灰胶体均匀平铺在钢模具中，厚度1~3mm，再将步骤（4）所得巴基纸平铺在钢模具内的粉煤灰胶体上，如此反复多次，形成夹有3层以上巴基纸的夹层
材料。
[0013]（7）将步骤（6）所得夹层材料在模具中挤压成形，压力大小为20~100MPa，后取出在90℃以下烘干，得到巴基纸/粉煤灰陶瓷贴片胚体。
[0014]（8）将步骤（7）所得巴基纸/粉煤灰陶瓷贴片胚体在真空或惰性气体氛围中烧结，真空度≤10
‑3torr，烧结温度1100~1500℃，保温时间为2h~4h。其中室温至250~350℃升温速度为1~3℃/min，250~350℃至850~1000℃升温速度为3~10℃/min，850~1000℃至烧结温度升温速度为1~3℃/min。得到巴基纸/粉煤灰陶瓷贴片。
[0015]本专利技术烧结过程发生的主要反应方程为：SiO2+3C=SiC+2CO
ꢀꢀ
（1）；2SiO2+3Al2O3= 3Al2O3·
2SiO2ꢀꢀ
（2）。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：（1）利用氧化硅与碳的反应性，形成反应过渡层。相比传统的化学镀，界面黏连性更具优势。（2）由于巴基纸韧性较好，可改善陶瓷耐磨片的硬脆性。（3）利用巴基纸自身的可折叠性，更易实现陶瓷耐磨贴片形状的可定制性。因此，所述的新型巴基纸/粉煤灰耐磨陶瓷贴片适用性更广。
附图说明
[0017]图1本专利技术实施例1制备的巴基纸/粉煤灰耐磨陶瓷贴片的SEM微观形貌。
具体实施方式
[0018]本专利技术将通过以下实施例作进一步说明。
[0019]实施例1。
[0020]（1）将纯度为99%，厚度0.2mm的巴基纸放入体积比为1:3的浓硝酸与浓硫酸混合液中，80℃回流反应4h，得到羧基化巴基纸。
[0021]（2）将步骤（1）所得羧基化巴基纸加到浓度为15wt.%的硝酸铝溶液中超声15min，超声功率160W。
[0022]（3）按硝酸铝溶液与多巴胺的质量比0.15:1进行配比，将多巴胺加入到步骤（2）的硝酸铝溶液中，随后持续超声20min，超声功率160W。
[0023]（4）将TRIS缓冲剂加入步骤（3）所得溶液中使得其pH值调节至8，持续超声4h，后取出巴基纸晾干。
[0024]（5）将10vol.%的正硅酸乙酯，10vol.%的氧化铝溶胶（氧化铝含量22wt.%），微纳米粉煤灰80vol.%混合成胶状，超声30min。
[0025]（6）将步骤（5）所得粉煤灰胶体均匀平铺在钢模具中，厚度2mm，再将步骤（4）所得巴基纸平铺在钢模具内的粉煤灰胶体上，如此反复多次，形成夹有4层巴基纸的夹层材料。
[0026]（7）将步骤（6）所得夹层材料在钢模具中施加40MPa压力成形，取出后在80℃烘干，得到巴基纸/粉煤灰陶瓷贴片胚体。
[0027]（8）将步骤（7）所得巴基纸/粉煤灰陶瓷贴片胚体放入真空烧结炉中加热烧结，真空度10
‑3torr，烧结温度1300℃，保温时间2h。其中室温至250℃升温速度为2℃/min，250℃至900℃升温速度为5℃/min，900℃至1300℃升温速度为2℃/min。得到巴基纸/粉煤灰陶瓷贴片。
[0028]实施例2。
[0029]（1）将纯度为99%，厚度0.15mm的巴基纸放入体积比为1:3的浓硝酸与浓硫酸混合液中，80℃回流反应4h，得到羧基化巴基纸。
[0030]（2）将步骤（1）所得羧基化巴基纸加到浓度为20wt.%的硝酸铝溶液中超声15min，超声功率150W。
[0031]（3）按硝酸铝溶液与多巴胺的质量比0.2:1进行配比，将多巴胺加入到步骤（2）的硝酸铝溶液中，随后持续超声30min，超声功率150W。
[0032]（4）将TRIS缓冲剂加入步骤（3）所得溶液中使得其pH值调节至9，持续超声3h，后取出巴基纸晾干。
[0033]（5）将15vol.%的正硅酸乙酯，10vol.%的氧化铝溶胶（氧化铝含量23wt.%），微纳米粉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种巴基纸/粉煤灰耐磨陶瓷贴片的制备方法，其特征是包括以下步骤：（1）将巴基纸常规羧基化，所选巴基纸厚度控制在0.15~0.2mm，纯度为95~99.9%；（2）将步骤（1）所得羧基化巴基纸加到浓度为15~25wt.%的硝酸铝溶液中超声10～15min，超声功率≥150W；（3）按硝酸铝溶液与多巴胺的质量比0.2:1～0.1:1进行配比，将多巴胺加入到步骤（2）的硝酸铝溶液中，随后持续超声20~30min，超声功率≥150W；（4）将三羟甲基氨基甲烷缓冲剂加入步骤（3）所得溶液，使得其pH值调节至8~9，持续超声3h~5h后，取出巴基纸晾干；（5）将10~15 vol.%的正硅酸乙酯或正硅酸丁酯、5~10vol.%的氧化铝溶胶，其中氧化铝含量21~23wt.%、75~85 vol.%的微纳米粉煤灰混合超声...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶光华，陈乐，诸建彬，王松，宁昌和，施一鸣，潜江，袁凯东，刘鹏，罗毅明，涂启明，赵宏，刘江，
申请(专利权)人：南昌工程学院，
类型：发明
国别省市：