本发明涉及材料领域，特别涉及到一种添加二氧化钛改性复合陶瓷材料及其制备方法。
背景技术：
：陶瓷材料的致命弱点是脆性，在外力作用下，在材料表面或内部微裂纹尖端产生应力集中，裂纹扩展形成表面能以消耗能量，因而裂纹的扩展速度极其迅速，往往在瞬间就使陶瓷材料遭到灾难性的破坏。二氧化钛具有突出的耐光、耐热效应，良好的耐化学腐蚀性能，与基体的浸润性良好，界面反应较小，能够提高复合材料的力学性能、耐磨性、硬度，降低热膨胀系数，并且成本相对较低。所以本发明将二氧化钛与陶瓷材料相结合，通过改性或增强陶瓷材料的化学性能，使其耐磨、耐腐蚀、强度等性能大幅度的得到提高。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明提供一种添加二氧化钛改性复合陶瓷材料及其制备方法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到的添加二氧化钛改性复合陶瓷材料，其性能稳定、耐腐蚀、耐磨损、强度高，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：添加二氧化钛改性复合陶瓷材料，由下列重量份的原料制成：二氧化钛3-8份、氧化铝陶瓷粉30-45份、黏土5-10份、氮化铌4-7份、炭黑5-8份、聚乙烯蜡2-6份、乙烯基三乙氧基硅烷3-8份、聚铝硅氧烷3-6份、过氧化二异丙苯1-4份、乙烯基羧酸酯4-8份、四甲基氢氧化铵2-4份、聚乙二醇1-5份、氮化铝1-2份、氧化镁1-4份、硫酸钡2-5份、硼化钠3-6份、二硅化钼1-2份、抗氧化剂1-4份、稳定剂2-5份、偶联剂1-2份。优选地，所述抗氧化剂为2，2'-甲撑双(4-甲基—6-叔丁基苯酚)、4-羟基十二烷酸酰替苯胺、4，4'-二叔辛基二苯胺、4-羟基十八烷酸酰替苯胺中的一种或几种。优选地，所述稳定剂为2-乙基乙酸铅、蓖麻酸钙、硬脂酸锌、丹桂酸钡中的任意一种。优选地，所述偶联剂选自三异硬酯酸钛酸异丙酯、异丙基三（二辛基焦磷酰基)钛酸酯、二(二辛基焦磷酰基)合氧乙酸酯钛、异丙基三(正乙氨基—乙氨基)钛酸酯中的任意一种或几种。所述的添加二氧化钛改性复合陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照重量份称取各原料；（2）将氧化铝陶瓷粉、黏土、氮化铌、炭黑加入雷蒙磨粉机中进行研磨，磨粉机功率为22KW，混合物粒度为300-400目;（3）将二氧化钛、聚乙烯蜡、乙烯基三乙氧基硅烷、聚铝硅氧烷、氮化铝、氧化镁、硫酸钡、硼化钠、二硅化钼、抗氧化剂、步骤（2）的粉末混合物一起加入高温试验电炉烧结，将得到的高温烧结物水淬，冷却得到陶瓷块，高温烧结温度为600-700℃，高温烧结时间为20-35分钟；（4）将步骤（3）的陶瓷块、乙烯基羧酸酯、聚乙二醇一起加入球磨机，料球比例为1：8，球磨时间为2-3小时；（5）将步骤（4）的球磨粉碎物过筛分选，收集过筛混合物；（6）将步骤（5）的过筛混合物、过氧化二异丙苯、四甲基氢氧化铵、稳定剂、偶联剂注入高压匀质机中搅拌均匀，转速1000-1500转/分钟，压强为1-1.5MPa，混合搅拌10-20分钟；（7）将步骤（6）的搅拌混合物注入模具中压制成型，所得胚体在4-10℃氮气保温箱中固定、脱胶30分钟；（8）将步骤（7）的胚体放入真空高温煅烧炉中进行烧结成型，煅烧温度为860-930℃，真空压强为0.1-0.5Pa，真空烧结时间为60-90分钟；（9）将步骤（8）的煅烧模型缓慢降至室温后，去模、脱蜡、放于60℃氮气保温箱中养护2-4小时，即得成品。优选地，所述水淬的条件为：入水温度为12-18℃，水淬时间为50秒。优选地，所述筛孔径为300目。本发明与现有技术相比，其有益效果为：（1）本发明的添加二氧化钛改性复合陶瓷材料，以氧化铝陶瓷粉、黏土、氮化铌、炭黑、二氧化钛、聚乙烯蜡、乙烯基三乙氧基硅烷、聚铝硅氧烷、氮化铝、氧化镁、硫酸钡、硼化钠、二硅化钼为主要成分，通过加入乙烯基羧酸酯、聚乙二醇、过氧化二异丙苯、四甲基氢氧化铵、抗氧化剂、稳定剂、偶联剂，辅以机械粉碎、高温烧结、水淬处理、球磨分选、加压匀质、铸模固定、真空煅烧、去模脱蜡、养护成型等工艺，使得制备而成的添加二氧化钛改性复合陶瓷材料，其性能稳定、耐腐蚀、耐磨损、强度高，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。（2）本发明的添加二氧化钛改性复合陶瓷材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。具体实施方式下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。实施例1（1）按照重量份称取二氧化钛3份、氧化铝陶瓷粉30份、黏土5份、氮化铌4份、炭黑5份、聚乙烯蜡2份、乙烯基三乙氧基硅烷3份、聚铝硅氧烷3份、过氧化二异丙苯1份、乙烯基羧酸酯4份、四甲基氢氧化铵2份、聚乙二醇1份、氮化铝1份、氧化镁1份、硫酸钡2份、硼化钠3份、二硅化钼1份、2，2'-甲撑双(4-甲基—6-叔丁基苯酚)1份、2-乙基乙酸铅2份、三异硬酯酸钛酸异丙酯1份；（2）将氧化铝陶瓷粉、黏土、氮化铌、炭黑加入雷蒙磨粉机中进行研磨，磨粉机功率为22KW，混合物粒度为300目;（3）将二氧化钛、聚乙烯蜡、乙烯基三乙氧基硅烷、聚铝硅氧烷、氮化铝、氧化镁、硫酸钡、硼化钠、二硅化钼、2，2'-甲撑双(4-甲基—6-叔丁基苯酚)、步骤（2）的粉末混合物一起加入高温试验电炉烧结，将得到的高温烧结物水淬，冷却得到陶瓷块，高温烧结温度为600℃，高温烧结时间为20分钟，水淬入水温度为12℃，水淬时间为50秒；（4）将步骤（3）的陶瓷块、乙烯基羧酸酯、聚乙二醇一起加入球磨机，料球比例为1：8，球磨时间为2小时；（5）将步骤（4）的球磨粉碎物过筛分选，收集过筛混合物，筛孔径为300目；（6）将步骤（5）的过筛混合物、过氧化二异丙苯、四甲基氢氧化铵、2-乙基乙酸铅、三异硬酯酸钛酸异丙酯注入高压匀质机中搅拌均匀，转速1000转/分钟，压强为1MPa，混合搅拌10分钟；（7）将步骤（6）的搅拌混合物注入模具中压制成型，所得胚体在4℃氮气保温箱中固定、脱胶30分钟；（8）将步骤（7）的胚体放入真空高温煅烧炉中进行烧结成型，煅烧温度为860℃，真空压强为0.1Pa，真空烧结时间为60分钟；（9）将步骤（8）的煅烧模型缓慢降至室温后，去模、脱蜡、放于60℃氮气保温箱中养护2小时，即得成品。制得的添加二氧化钛改性复合陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。实施例2（1）按照重量份称取二氧化钛4份、氧化铝陶瓷粉35份、黏土7份、氮化铌5份、炭黑6份、聚乙烯蜡3份、乙烯基三乙氧基硅烷4份、聚铝硅氧烷4份、过氧化二异丙苯2份、乙烯基羧酸酯5份、四甲基氢氧化铵3份、聚乙二醇2份、氮化铝1份、氧化镁2份、硫酸钡3份、硼化钠4份、二硅化钼1份、4-羟基十二烷酸酰替苯胺2份、蓖麻酸钙3份、异丙基三（二辛基焦磷酰基)钛酸酯1份；（2）将氧化铝陶瓷粉、黏土、氮化铌、炭黑加入雷蒙磨粉机中进行研磨，磨粉机功率为22KW，混合物粒度为350目;（3）将二氧化钛、聚乙烯蜡、乙烯基三乙氧基硅烷、聚铝硅氧烷、氮化铝、氧化镁、硫酸钡、硼化钠、二硅化钼、4-羟基十二烷酸酰替苯胺、步骤（2）的粉末混合物一起加入高温试验电炉烧结，将得到的高温烧结物水淬，冷却得到陶瓷块，高温烧结温度为620℃，高温烧结时间为25分钟，水淬入水温度为14℃，水淬时间为50秒；（4）将步骤（3）的陶瓷块、乙烯基羧酸酯、聚乙二醇一起加入球磨机，料球比例为1：8，球磨时间为2.2小时；（5）将步骤（4）的球磨粉碎物过筛分选，收集过筛混合物，筛孔径为300目；（6）将步骤（5）的过筛混合物、过氧化二异丙苯、四甲基氢氧化铵、蓖麻酸钙、异丙基三（二辛基焦磷酰基)钛酸酯注入高压匀质机中搅拌均匀，转速1200转/分钟，压强为1.2MPa，混合搅拌14分钟；（7）将步骤（6）的搅拌混合物注入模具中压制成型，所得胚体在6℃氮气保温箱中固定、脱胶30分钟；（8）将步骤（7）的胚体放入真空高温煅烧炉中进行烧结成型，煅烧温度为880℃，真空压强为0.3Pa，真空烧结时间为70分钟；（9）将步骤（8）的煅烧模型缓慢降至室温后，去模、脱蜡、放于60℃氮气保温箱中养护2.5小时，即得成品。制得的添加二氧化钛改性复合陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。实施例3（1）按照重量份称取二氧化钛7份、氧化铝陶瓷粉40份、黏土8份、氮化铌6份、炭黑7份、聚乙烯蜡5份、乙烯基三乙氧基硅烷7份、聚铝硅氧烷5份、过氧化二异丙苯3份、乙烯基羧酸酯7份、四甲基氢氧化铵3份、聚乙二醇4份、氮化铝2份、氧化镁3份、硫酸钡4份、硼化钠5份、二硅化钼2份、4，4'-二叔辛基二苯胺3份、硬脂酸锌4份、二(二辛基焦磷酰基)合氧乙酸酯钛2份；（2）将氧化铝陶瓷粉、黏土、氮化铌、炭黑加入雷蒙磨粉机中进行研磨，磨粉机功率为22KW，混合物粒度为350目;（3）将二氧化钛、聚乙烯蜡、乙烯基三乙氧基硅烷、聚铝硅氧烷、氮化铝、氧化镁、硫酸钡、硼化钠、二硅化钼、4，4'-二叔辛基二苯胺、步骤（2）的粉末混合物一起加入高温试验电炉烧结，将得到的高温烧结物水淬，冷却得到陶瓷块，高温烧结温度为680℃，高温烧结时间为30分钟，水淬入水温度为16℃，水淬时间为50秒；（4）将步骤（3）的陶瓷块、乙烯基羧酸酯、聚乙二醇一起加入球磨机，料球比例为1：8，球磨时间为2.7小时；（5）将步骤（4）的球磨粉碎物过筛分选，收集过筛混合物，筛孔径为300目；（6）将步骤（5）的过筛混合物、过氧化二异丙苯、四甲基氢氧化铵、硬脂酸锌、二(二辛基焦磷酰基)合氧乙酸酯钛注入高压匀质机中搅拌均匀，转速1400转/分钟，压强为1.4MPa，混合搅拌18分钟；（7）将步骤（6）的搅拌混合物注入模具中压制成型，所得胚体在8℃氮气保温箱中固定、脱胶30分钟；（8）将步骤（7）的胚体放入真空高温煅烧炉中进行烧结成型，煅烧温度为900℃，真空压强为0.4Pa，真空烧结时间为80分钟；（9）将步骤（8）的煅烧模型缓慢降至室温后，去模、脱蜡、放于60℃氮气保温箱中养护3.5小时，即得成品。制得的添加二氧化钛改性复合陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。实施例4（1）按照重量份称取二氧化钛8份、氧化铝陶瓷粉45份、黏土10份、氮化铌7份、炭黑8份、聚乙烯蜡6份、乙烯基三乙氧基硅烷8份、聚铝硅氧烷6份、过氧化二异丙苯4份、乙烯基羧酸酯8份、四甲基氢氧化铵4份、聚乙二醇5份、氮化铝2份、氧化镁4份、硫酸钡5份、硼化钠6份、二硅化钼2份、4-羟基十八烷酸酰替苯胺4份、丹桂酸钡5份、异丙基三(正乙氨基—乙氨基)钛酸酯2份；（2）将氧化铝陶瓷粉、黏土、氮化铌、炭黑加入雷蒙磨粉机中进行研磨，磨粉机功率为22KW，混合物粒度为400目;（3）将二氧化钛、聚乙烯蜡、乙烯基三乙氧基硅烷、聚铝硅氧烷、氮化铝、氧化镁、硫酸钡、硼化钠、二硅化钼、4-羟基十八烷酸酰替苯胺、步骤（2）的粉末混合物一起加入高温试验电炉烧结，将得到的高温烧结物水淬，冷却得到陶瓷块，高温烧结温度为700℃，高温烧结时间为35分钟，水淬入水温度为18℃，水淬时间为50秒；（4）将步骤（3）的陶瓷块、乙烯基羧酸酯、聚乙二醇一起加入球磨机，料球比例为1：8，球磨时间为3小时；（5）将步骤（4）的球磨粉碎物过筛分选，收集过筛混合物，筛孔径为300目；（6）将步骤（5）的过筛混合物、过氧化二异丙苯、四甲基氢氧化铵、丹桂酸钡、异丙基三(正乙氨基—乙氨基)钛酸酯注入高压匀质机中搅拌均匀，转速1500转/分钟，压强为1.5MPa，混合搅拌20分钟；（7）将步骤（6）的搅拌混合物注入模具中压制成型，所得胚体在10℃氮气保温箱中固定、脱胶30分钟；（8）将步骤（7）的胚体放入真空高温煅烧炉中进行烧结成型，煅烧温度为930℃，真空压强为0.5Pa，真空烧结时间为90分钟；（9）将步骤（8）的煅烧模型缓慢降至室温后，去模、脱蜡、放于60℃氮气保温箱中养护4小时，即得成品。制得的添加二氧化钛改性复合陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。对比例1（1）按照重量份称取二氧化钛3份、氧化铝陶瓷粉30份、黏土5份、氮化铌4份、炭黑5份、聚乙烯蜡2份、乙烯基三乙氧基硅烷3份、聚铝硅氧烷3份、过氧化二异丙苯1份、乙烯基羧酸酯4份、四甲基氢氧化铵2份、聚乙二醇1份、硫酸钡2份、硼化钠3份、二硅化钼1份、2，2'-甲撑双(4-甲基—6-叔丁基苯酚)1份、2-乙基乙酸铅2份、三异硬酯酸钛酸异丙酯1份；（2）将氧化铝陶瓷粉、黏土、氮化铌、炭黑加入雷蒙磨粉机中进行研磨，磨粉机功率为22KW，混合物粒度为300目;（3）将二氧化钛、聚乙烯蜡、乙烯基三乙氧基硅烷、聚铝硅氧烷、硫酸钡、硼化钠、二硅化钼、2，2'-甲撑双(4-甲基—6-叔丁基苯酚)、步骤（2）的粉末混合物一起加入高温试验电炉烧结，将得到的高温烧结物水淬，冷却得到陶瓷块，高温烧结温度为600℃，高温烧结时间为20分钟，水淬入水温度为12℃，水淬时间为50秒；（4）将步骤（3）的陶瓷块、乙烯基羧酸酯、聚乙二醇一起加入球磨机，料球比例为1：8，球磨时间为2小时；（5）将步骤（4）的球磨粉碎物过筛分选，收集过筛混合物，筛孔径为300目；（6）将步骤（5）的过筛混合物、过氧化二异丙苯、四甲基氢氧化铵、2-乙基乙酸铅、三异硬酯酸钛酸异丙酯注入高压匀质机中搅拌均匀，转速1000转/分钟，压强为1MPa，混合搅拌10分钟；（7）将步骤（6）的搅拌混合物注入模具中压制成型，所得胚体在4℃氮气保温箱中固定、脱胶30分钟；（8）将步骤（7）的胚体放入真空高温煅烧炉中进行烧结成型，煅烧温度为860℃，真空压强为0.1Pa，真空烧结时间为60分钟；（9）将步骤（8）的煅烧模型缓慢降至室温后，去模、脱蜡、放于60℃氮气保温箱中养护2小时，即得成品。制得的添加二氧化钛改性复合陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。对比例2（1）按照重量份称取二氧化钛8份、氧化铝陶瓷粉45份、黏土10份、炭黑8份、聚乙烯蜡6份、乙烯基三乙氧基硅烷8份、聚铝硅氧烷6份、过氧化二异丙苯4份、乙烯基羧酸酯8份、四甲基氢氧化铵4份、聚乙二醇5份、氮化铝2份、氧化镁4份、硫酸钡5份、硼化钠6份、4-羟基十八烷酸酰替苯胺4份、丹桂酸钡5份、异丙基三(正乙氨基—乙氨基)钛酸酯2份；（2）将氧化铝陶瓷粉、黏土、炭黑加入雷蒙磨粉机中进行研磨，磨粉机功率为22KW，混合物粒度为400目;（3）将二氧化钛、聚乙烯蜡、乙烯基三乙氧基硅烷、聚铝硅氧烷、氮化铝、氧化镁、硫酸钡、硼化钠、4-羟基十八烷酸酰替苯胺、步骤（2）的粉末混合物一起加入高温试验电炉烧结，将得到的高温烧结物水淬，冷却得到陶瓷块，高温烧结温度为700℃，高温烧结时间为35分钟，水淬入水温度为18℃，水淬时间为50秒；（4）将步骤（3）的陶瓷块、乙烯基羧酸酯、聚乙二醇一起加入球磨机，料球比例为1：8，球磨时间为3小时；（5）将步骤（4）的球磨粉碎物过筛分选，收集过筛混合物，筛孔径为300目；（6）将步骤（5）的过筛混合物、过氧化二异丙苯、四甲基氢氧化铵、丹桂酸钡、异丙基三(正乙氨基—乙氨基)钛酸酯注入高压匀质机中搅拌均匀，转速1500转/分钟，压强为1.5MPa，混合搅拌20分钟；（7）将步骤（6）的搅拌混合物注入模具中压制成型，所得胚体在10℃氮气保温箱中固定、脱胶30分钟；（8）将步骤（7）的胚体放入真空高温煅烧炉中进行烧结成型，煅烧温度为930℃，真空压强为0.5Pa，真空烧结时间为90分钟；（9）将步骤（8）的煅烧模型缓慢降至室温后，去模、脱蜡、放于60℃氮气保温箱中养护4小时，即得成品。制得的添加二氧化钛改性复合陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。将实施例1-4和对比例1-2的制得的添加二氧化钛改性复合陶瓷材料进行磨损率、断裂韧性值、表面摩擦系数、抗压强度、酸碱测试这几项性能测试。表1150℃下的磨损率（cm3/Nm）断裂韧性值Mpa表面摩擦系数抗压强度（MPa）酸碱测试实施例10.17*10-75.320.451665通过实施例20.13*10-75.460.481659通过实施例30.15*10-75.160.461657通过实施例40.16*10-75.280.501662通过对比例11.32*10-62.131.183328通过对比例25.18*10-62.791.304416通过本发明的添加二氧化钛改性复合陶瓷材料，以氧化铝陶瓷粉、黏土、氮化铌、炭黑、二氧化钛、聚乙烯蜡、乙烯基三乙氧基硅烷、聚铝硅氧烷、氮化铝、氧化镁、硫酸钡、硼化钠、二硅化钼为主要成分，通过加入乙烯基羧酸酯、聚乙二醇、过氧化二异丙苯、四甲基氢氧化铵、抗氧化剂、稳定剂、偶联剂，辅以机械粉碎、高温烧结、水淬处理、球磨分选、加压匀质、铸模固定、真空煅烧、去模脱蜡、养护成型等工艺，使得制备而成的添加二氧化钛改性复合陶瓷材料，其性能稳定、耐腐蚀、耐磨损、强度高，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。本发明的添加二氧化钛改性复合陶瓷材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页1 2 3