利用石墨烯增强氧化锆陶瓷性能的制备方法

摘要

氧化锆陶瓷在低温时具有很好的抗弯强度、断裂韧性、硬度和耐磨性，但是其抗热震性较差，导致其在高温条件下性能下降。本发明利用石墨烯在高温下仍具有高硬度和高强度，其强度和硬度不随温度变化而改变的独特性质，将石墨烯添加入氧化锆陶瓷中，增强氧化锆陶瓷的抗热震性，提高氧化锆陶瓷的抗弯强度、断裂韧性、硬度和耐磨性。同时，本发明也能提高氧化锆陶瓷在低温下的抗弯强度、断裂韧性、硬度和耐磨性。

主权项

利用石墨烯增强氧化锆陶瓷性能的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一 制备超细氧化锆粉体：A、取17.8g二氯氧化锆溶于500mL水中，配置成0.2mol/L的溶液1；B、取39.5g碳酸氢铵溶于1000mL水中，配置成0.5mol/L的溶液2；C、取2.08g聚乙二醇加入溶液2中，配置成含0.2%的聚乙二醇、浓度为0.5mol/L的碳酸氢铵溶液3；D、将溶液1用滴液漏斗匀速滴加到溶液3中，然后利用磁力搅拌器搅拌1h，过滤得到碱式碳酸氧锆沉淀物；E、将碱式碳酸氧锆沉淀物取出，用去离子水反复清洗、抽滤，使用硝酸银检测滤液，直至没有氯离子为止；F、将不含氯离子的碱式碳酸氧锆沉淀物和正丁醇按照质量比1：5混合，在温度为95℃下进行共沸蒸馏脱水；脱水后，在温度为120℃下烘干1h，将正丁醇蒸发，得到碱式碳酸氧锆；G、将碱式碳酸氧锆置于1400℃高温炉中煅烧3h，煅烧产物冷却至25℃，得到超细氧化锆粉体；步骤二 制备氧化石墨烯胶状悬浮溶液：A、取5g超细石墨加入125mL98.0%的浓硫酸中，冰浴搅拌30min，使其充分混合；然后取20g高锰酸钾加入混合液烧杯中，放入35℃恒温水浴继续搅拌2h后加入10ml去离子水，在温度为80℃下反应15min后加入5%的过氧化氢直至无气体生成，趁热过滤后用5%的稀盐酸和去离子水充分洗涤直至溶液呈中性，过滤得到滤饼；B、将滤饼置于60℃烘箱中干燥24h，制得氧化石墨；C、将氧化石墨，放入400mL去离子水溶液中，制得溶液4；D、将溶液4超声分散1h，制得氧化石墨烯分散溶液5；E、将溶液5用高速离心机离心10min，得到较稳定的氧化石墨烯胶状悬浮溶液6；步骤三 制备石墨烯氧化锆陶瓷超细粉体：A、将步骤一得到的超细氧化锆粉体加入到步骤二得到的氧化石墨烯胶状悬浮溶液6中，配制成溶液7；B、将溶液7置于60℃烘箱中干燥24h，得到氧化石墨烯氧化锆混合物；C、将氧化石墨烯氧化锆混合物置于管式炉中，通入氮气，在温度为600℃下反应30min，待温度下降至25℃就可得到石墨烯氧化锆陶瓷超细粉体。