[发明专利]石墨烯增韧陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯增韧陶瓷的制备方法，包括以下步骤：将氧化石墨烯和氯氧化锆在溶剂中混合得到前驱体混合液；将所述前驱体混合液的pH调至大于7；对碱性的所述前驱体混合液进行固液分离，收集得到沉淀物；对所述沉淀物进行水热反应；对所述水热反应后的产物进行烧结。本发明还公开了一种石墨烯增韧陶瓷。

技术领域

本发明涉及陶瓷技术领域，特别是涉及一种石墨烯增韧陶瓷及其制备方法。

背景技术

陶瓷是生活中应用广泛的材料之一，具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化的特点，多作为结构材料，随着精细陶瓷的兴起，功能陶瓷的研究也逐渐增多。其中的氧化锆陶瓷具有较高的强度、硬度，以及较好的耐磨性和耐化学腐蚀性等。常温下氧化锆陶瓷有三种晶型，分别是单斜晶系、立方晶系及四方晶系，当氧化锆作为高温陶瓷使用时，随着温度的变化其晶型会发生从单斜晶系到四方晶系再到立方晶系的转变过程，在这个过程中因相变过程产生的体积变化会导致材料发生开裂等现象。同时作为陶瓷材料，氧化锆也具有韧性不足这一陶瓷材料的通病。氧化锆陶瓷的性能难以满足越来越高的要求，对氧化锆陶瓷的增韧处理成为了解决这一问题的有效途径。

石墨烯是一种二维层状材料，加入氧化锆陶瓷之后，石墨烯能够有效增韧氧化锆陶瓷，但是，这一增韧效果的前提是石墨烯能够在陶瓷基体中均匀分布。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够使得石墨烯在氧化锆中均匀分布的石墨烯增韧陶瓷的制备方法以及通过该方法制备得到的石墨烯增韧陶瓷。

一种石墨烯增韧陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

将氧化石墨烯和氯氧化锆在溶剂中混合得到前驱体混合液；

将所述前驱体混合液的pH调至大于7；

对碱性的所述前驱体混合液进行水热反应；

对水热反应后的产物进行固液分离，收集固体组分；

对所述固体组分进行烧结。

在其中一个实施例中，所述氯氧化锆为带结晶水的氯氧化锆。

在其中一个实施例中，所述带结晶水的氯氧化锆为八水合氯氧化锆。

在其中一个实施例中，将所述前驱体混合液的pH调至大于7的步骤中，调节后所述前驱体混合液的pH值为8~10。

在其中一个实施例中，所述水热反应的温度为150℃~200℃。

在其中一个实施例中，所述水热反应的时间为10h~30 h。

在其中一个实施例中，所述烧结的温度为1700℃~2200℃。

在其中一个实施例中，所述烧结为热压烧结，烧结中施加的压力为20MPa ~30MPa。

在其中一个实施例中，所述烧结的时间为0.5 h~1.5h。

在其中一个实施例中，所述前驱体混合液中的所述氧化石墨烯与所述氯氧化锆的质量比为(1~5):(9.4~47)。

在其中一个实施例中，将氧化石墨烯和氯氧化锆在溶剂中混合得到前驱体混合液的步骤包括：

将带结晶水的氯氧化锆溶于水中得到氯氧化锆溶液；

将氧化石墨烯分散于水中得到氧化石墨烯分散液；以及

将所述氯氧化锆溶液与所述氧化石墨烯分散液混合。

一种所述的石墨烯增韧陶瓷的制备方法制备得到的石墨烯增韧陶瓷。