[发明专利]一种纳米ZrO2

说明书

本发明公开一种纳米ZrO₂/Al₂O₃复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：S1：按0.05mol/100mL的比例将四氯化锆溶解于去离子水中，制出ZrCl₄‑ZrOCl₂混合溶液；S2：向ZrCl₄‑ZrOCl₂混合溶液中加入等体积的pH值为12的氨水溶液，搅拌至产生白色絮状沉淀时，得到母液；S3：向S2所得母液中加入一定量的纳米氧化铝，充分搅拌至形成均匀的悬浮液，并移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，200℃水热反应2‑6h，再自然冷却至室温，真空抽滤后，用去离子水和丙酮洗涤，再抽滤，得到湿样品；S4：将所得湿样品置于马弗炉内，110℃干燥24h。本发明以四氯化锆为原料，一步水热法直接制出了纳米ZrO₂/Al₂O₃复合颗粒，无需高温煅烧，方法简便易操作，表面改性后Al₂O₃粉体的断裂韧性、耐酸碱性能得到显著提升。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种纳米ZrO₂/Al₂O₃复合材料的制备方法及其应用。

背景技术

随着高新技术的不断发展，工程机械、设备及零部件在长时间的使用过程中，其表面腐蚀、磨损已成为设备零部件失效的主要形式。表面粘涂技术是以功能涂料为基础的技术，具有简便、快捷、费用低、适合现场作业等特点，是一门具有广泛应用前景的表面修复和强化技术，其关键在于制备高性能的耐磨功能涂料。实践表明，表面粘涂技术是修复、强化非钢铁材料部件表面层的有效手段之一。

耐磨涂料主要由高分子基体、增强体及其它助剂组成，其性能主要取决于基体、增强体及两者之间的界面作用。由于氧化铝粉体具有高强度、高硬度、抗磨损、耐磨损等优异的特性，在高分子基耐磨涂层中具有特殊的用途，但直接使用氧化铝粉体，与高分子基体的界面结合弱，且氧化铝呈等轴晶粒，其结晶形态中铝离子与氧离子形成的原子键多为共价键、离子键及混合键，因此，原子间的结合能很高且具有很强的方向性，导致氧化铝材料的脆性大、断裂韧性低、塑性变形小。因而，采用传统的表面处理技术对氧化铝粉体进行表面修饰，不能从根本上解决粉体表面固有的形貌缺陷，而这些缺陷部位在微观上易成为复合材料内部的薄弱点，是导致复合材料失效的原因之一。研究表明，采用表面纳米化修饰的方法可以有效地改善粉体的表面状态，而传统物理复合法等类似方法，一方面纳米粒子不能有效均匀地附着于母体颗粒之上，且复合的方式大多是简单的物理附着，结合力小而易从母体颗粒表面脱落；另一方面，在工业生产上耗能较大，造成能源的浪费，例如，以金属醇盐为原料的溶胶法可以制备结合紧密的复合颗粒，但该法制备过程较复杂，一般需要经过高温煅烧，制备周期较长。

本发明以四氯化锆为原料，采用水热法在Al₂O₃粉体的表面原位沉积纳米氧化锆粒子，一步直接形成了纳米ZrO₂/Al₂O₃复合颗粒，无需高温煅烧，方法简便易操作；将该复合颗粒应用于以有机硅改性环氧树脂为基体的耐磨涂层中，可以使Al₂O₃起到增强抗磨的作用，进一步提高复合耐磨涂层的耐磨性。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种纳米ZrO₂/Al₂O₃复合材料的制备方法及其应用。

本发明的技术方案概述如下：

一种纳米ZrO₂/Al₂O₃复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：按0.05mol/100mL的比例将四氯化锆溶解于去离子水中，制出Zr Cl₄- ZrOCl₂混合溶液；