[发明专利]通过球磨石墨球制备石墨/氧化锆自润滑复合陶瓷材料的方法

说明书

一种制备石墨/氧化锆自润滑复合陶瓷材料的方法。这种方法是通过称取适量的3mol%Y₂O₃稳定的亚微米级ZrO₂粉体，加入尺寸合适的助磨ZrO₂球和高纯石墨球，以无水乙醇为介质进行二次球磨，二次球磨后进行干燥，干燥后可获得石墨/氧化锆复合粉体。把获得的石墨/氧化锆复合粉体进行研磨造粒、过筛以及预压成型，再进行冷等静压，最后烧结成型。本发明石墨/氧化锆烧结体中的石墨分散均匀、细小，在此过程中未使用任何表面活性剂和粘结剂。

技术领域

本发明涉及陶瓷基自润滑复合材料领域，具体属于一种利用高纯石墨球磨珠制备石墨/氧化锆自润滑复合陶瓷材料的方法。

背景技术

氧化锆(TZP)具有高熔点、高硬度、耐高温、耐磨和良好的断裂韧性，一般应用在轴承、家用刀具、生物医用材料和密封件等领域。在不添加任何润滑剂的情况下，氧化锆陶瓷的摩擦性能并不理想，其摩擦系数和磨损率都相对较高，使其无法在轴承等领域上发挥出优异的性能。一般的润滑技术包括固体润滑、液体润滑和气体润滑等润滑技术，这些润滑技术都无法在同时满足苛刻条件下使用，比如：1、强腐蚀、高温、真空等环境下使用；2、无需补充或少补充；3、易于操作。

发明内容

本发明旨在提供利用石墨球磨珠制备石墨/氧化锆自润滑复合陶瓷材料的方法，目的是解决石墨在ZrO₂陶瓷中分散不均匀、易团聚的问题。该过程所涉及的设备简单，操作简便，绿色环保，不添加任何表面活性剂和粘结剂。

本发明是解决石墨分散不均匀、易团聚所采用的技术方案，一种制备石墨/氧化锆自润滑复合陶瓷材料的方法，主要包括以下几个步骤：

步骤一：称取一定量的亚微米级ZrO₂(3mol%Y₂O₃)粉体和试验所用的高纯石墨球放入球磨罐中，再加入尺寸、数量合适的助磨ZrO₂球，以无水乙醇为介质，在行星球磨机中进行第一次球磨，第一次球磨结束后将高纯石墨球取出，冲净后将其干燥，称取其重量，计算石墨的磨量，再加入尺寸、数量合适的ZrO₂球和所需量的ZrO₂(3Y)粉（使石墨达到预期的含量）进行第二次球磨；

步骤二：第二次球磨结束后，把浆料倒入烧杯中放进干燥箱中干燥；

步骤三：造粒，无需添加任何粘结剂，将复合粉体充分研磨，混合均匀，使用200目的标准分样筛过筛；

步骤四：将上述复合粉体进行预压成型、冷等静压，最后烧结成型。

亚微米级ZrO₂粉体与高纯石墨球的重量比为1:1~1:15，高纯石墨球与助磨ZrO₂球的数量比为1:1~1:20，高纯石墨球的直径为5~50mm，助磨ZrO₂球的直径为1~30mm；球磨时间为2~96h，转速为100~1000rpm；预压成型压力为10~140Mpa，保压1~10min；冷等静压100~500Mpa，保压1~10min。

本发明的特点：使用高纯石墨球制备的石墨/氧化锆自润滑复合陶瓷材料，石墨能够均匀的分散在ZrO₂基体上，该石墨片明显比直接加石墨粉球磨后所得到石墨/氧化锆复合粉体、烧结体中的石墨片薄、细很多。该方法无需使用任何表面活性剂，操作简单，价格适合，对环境也不会造成污染。

附图说明