一种硬度较高的耐磨氧化锆陶瓷技术领域
本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种耐磨氧化锆陶瓷及其制备方法。
背景技术
纯净的氧化锆是白色固体，含有杂质时会显现灰色或淡黄色，添加显色剂还可显
示各种其它颜色。纯氧化锆的分子量为123.22，理论密度是5.89g/cm3，熔点为2715℃。通常
含有少量的氧化铪，难以分离，但是对氧化锆的性能没有明显的影响。氧化锆有三种晶体形
态：单斜、四方、立方晶相。常温下氧化锆只以单斜相出现，加热到1100℃左右转变为四方
相，加热到更高温度会转化为立方相。由于在单斜相向四方相转变的时候会产生较大的体
积变化，冷却的时候又会向相反的方向发生较大的体积变化，容易造成产品的开裂，限制了
纯氧化锆在高温领域的应用，其耐磨性能一般。
氧化锆含杂质时呈黄色或灰色，，在常压下纯氧化锆共有三种晶态。氧化锆陶瓷的
生产要求制备高纯、分散性能好、粒子超细、粒度分布窄的粉体，氧化锆超细粉末的制备方
法很多，氧化锆的提纯主要有氯化和热分解法、碱金属氧化分解法、石灰熔融法、等离子弧
法、沉淀法、胶体法、水解法、喷雾热解法等。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种耐磨氧化锆陶瓷及其制备方法，高温条件
下耐磨性能好。
本发明采用以下技术方案：
耐磨氧化锆陶瓷，包括以下重量份计的原料：氧化锆40～50份、氧化钡1～5份、氧化锌2
～3份、氧化钴10～12份、羟基磷灰石15～18份、交联剂8～9份、表面活性剂10～15份。
作为优选，羟基磷灰石中Ga和P之比为1:1.98。
作为优选，交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、二乙烯三胺或二乙烯基苯中的一种
或几种。
作为优选，表面活性剂为单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇倍半油酸酯、丙二醇脂肪酸
酯或琥珀酸二辛酯磺酸钠中的一种或几种。
上述耐磨氧化锆陶瓷的制备方法，包括以下步骤：将氧化锆、氧化钡、氧化锌、氧化
钴、羟基磷灰石、交联剂、表面活性剂放在铂金坩埚内于1400～1500℃熔化2～3h，转到退火
炉内热处理4～5h，缓慢冷却至室温，即可。
作为优选，热处理温度为100～150℃。
本发明的氧化钡使氧化锆晶格变形，提高氧化锆的再结晶能力，提高氧化锆陶瓷
的硬度，增强耐磨性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细介绍。
实施例1
耐磨氧化锆陶瓷，包括以下重量份计的原料：氧化锆40份、氧化钡1份、氧化锌2份、氧化
钴10份、羟基磷灰石15份、交联剂8份、表面活性剂10份。
羟基磷灰石中Ga和P之比为1:1.98。
交联剂是质量比为1:7:1的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、二乙烯基苯、二乙烯三胺。
表面活性剂是质量比为1:1:1：2的单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇倍半油酸酯、丙二
醇脂肪酸酯、琥珀酸二辛酯磺酸钠。
上述耐磨氧化锆陶瓷的制备方法，包括以下步骤：将氧化锆、氧化钡、氧化锌、氧化
钴、羟基磷灰石、交联剂、表面活性剂放在铂金坩埚内于1400℃熔化2h，转到退火炉内热处
理4h，缓慢冷却至室温，即可。
热处理温度为100℃。
实施例2
耐磨氧化锆陶瓷，包括以下重量份计的原料：氧化锆50份、氧化钡5份、氧化锌2份、氧化
钴10份、羟基磷灰石15份、交联剂8份、表面活性剂10份。
羟基磷灰石中Ga和P之比为1:1.98。
交联剂是质量比为1:7的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、二乙烯三胺。
表面活性剂是质量比为1:3:4的单硬脂酸甘油酯、丙二醇脂肪酸酯、琥珀酸二辛酯
磺酸钠。
上述耐磨氧化锆陶瓷的制备方法，包括以下步骤：将氧化锆、氧化钡、氧化锌、氧化
钴、羟基磷灰石、交联剂、表面活性剂放在铂金坩埚内于1500℃熔化3h，转到退火炉内热处
理5h，缓慢冷却至室温，即可。
热处理温度为150℃。
实施例3
耐磨氧化锆陶瓷，包括以下重量份计的原料：氧化锆45份、氧化钡4份、氧化锌2.5份、氧
化钴11份、羟基磷灰石16份、交联剂8.5份、表面活性剂12份。
羟基磷灰石中Ga和P之比为1:1.98。
交联剂是质量比为3:1的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、二乙烯三胺。
表面活性剂是质量比为1:8的单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇倍半油酸酯。
上述耐磨氧化锆陶瓷的制备方法，包括以下步骤：将氧化锆、氧化钡、氧化锌、氧化
钴、羟基磷灰石、交联剂、表面活性剂放在铂金坩埚内于1450℃熔化2.5h，转到退火炉内热
处理4.5h，缓慢冷却至室温，即可。
热处理温度为120℃。
实施例4
耐磨氧化锆陶瓷，包括以下重量份计的原料：氧化锆42份、氧化钡2份、氧化锌2.8份、氧
化钴11份、羟基磷灰石17份、交联剂8份、表面活性剂11份。
羟基磷灰石中Ga和P之比为1:1.98。
交联剂是质量比为1:7的二乙烯基苯、二乙烯三胺。
表面活性剂是质量比为6:1的单硬脂酸甘油酯、丙二醇脂肪酸酯。
上述耐磨氧化锆陶瓷的制备方法，包括以下步骤：将氧化锆、氧化钡、氧化锌、氧化
钴、羟基磷灰石、交联剂、表面活性剂放在铂金坩埚内于1420℃熔化2.3h，转到退火炉内热
处理4.8h，缓慢冷却至室温，即可。
热处理温度为110℃。
对比例1
与实施例1相同，不同在于：不加氧化钡。
性能测试
对实施例1～4和对比例1的陶瓷进行性能测试，结果见表1。
表1
IS06474标准
对比例1
实施例1
实施例2
实施例3
实施例4
|
硬度(HV)
＞2000
1990
2400
2420
2450
2450
断裂韧性(MPa·m1/2)
0.9
1.5
1.8
1.9
1.6
耐磨系数(1200℃，转)
12000
14700
14800
14500
14566
结论：本发明的氧化钡使氧化锆晶格变形，提高氧化锆陶瓷的硬度，使硬度远高于标准
的2000，韧性大，高温条件下耐磨性能好。
以上公开的仅为本申请的其中几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本
领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。