本发明属于陶瓷技术领域，具体涉及一种耐磨氧化锆陶瓷及其制备方法。
背景技术：
氧化锆陶瓷具有比氧化铝更高的强度、韧性与耐蚀耐磨性，广泛应用于冶金、化工、机械、电子、石油等领域，因其独特的应力诱发马氏体相变增韧特性，又被称为韧性陶瓷。氧化锆具有极高的化学稳定性和热稳定性(Tm＝2953K)，在生理环境中呈现惰性，具有很好的生物相容性。纯氧化锆具有三种同素异型体，在一定条件下可以发生晶型转变(相变)。在承受外力作用时，其t相向m相转变的过程需吸收较高的能量，使裂纹尖端应力松弛，增加裂纹扩散阻力而增韧，因而具有非常高的断裂韧性。
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。粉体加工方法有共沉淀法、溶胶一凝胶法、蒸发法、超临界合成法、微乳液法、水热合成法网及气相沉积法等。
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。
技术实现要素：
本发明提出一种耐磨氧化锆陶瓷，该陶瓷具有很好的耐磨性能，并且降低了液相烧结温度。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种耐磨氧化锆陶瓷，按照重量份数计算，包括以下原料：
氧化锆60～70份、氧化石墨烯1～3份、羟基磷灰石10～14份、表面活性剂12～16份、交联剂9～12份与添加剂4～8份；
其中，所述氧化石墨烯加入N,N-二甲基甲酰胺溶液中制备得到氧化石墨烯分散液，再与聚硅氮烷溶液混合，然后搅拌、超声得到混合液；所述混合溶液中，按质量比，聚硅氮烷含量与氧化石墨烯含量的比例为1∶0.1～1。
作为优选本发明的一些实施例中，所述羟基磷灰石中Ca和P之比为1:1.98。
作为优选本发明的一些实施例中，所述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。
作为优选本发明的一些实施例中，所述交联剂为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。
作为优选本发明的一些实施例中，所述添加剂为氧化锌、碳酸钡和氟化钙中一种或几种。
本发明的另一个目的是提供一种耐磨氧化锆陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
1)氧化石墨烯加入N,N-二甲基甲酰胺溶液中制备得到氧化石墨烯分散液，再与聚硅氮烷溶液混合，然后搅拌、超声得到混合液，混合溶液中，按质量比，聚硅氮烷含量与氧化石墨烯含量的比例为1∶0.1～1；
2)将氧化锆、步骤1)的混合液、羟基磷灰石、表面活性剂、交联剂与添加剂混合均匀，得到原料混合物，然后在500～600℃进行排胶处理，排胶后的原料混合物放在铂金坩埚内于1150～1300℃熔化2～3h，转到退火炉内热处理4～5h，缓慢冷却至室温，即可。
作为优选本发明的一些实施例中，所述N,N-二甲基甲酰胺溶液的浓度为2～5mol/L。
作为优选本发明的一些实施例中，浸泡时间为0.5～1.5h。
作为优选本发明的一些实施例中，热处理温度为200～300℃。
本发明的优点：
1、本发明采用氧化石墨烯替代传统的氧化镁、氧化硅作为烧结助剂，发现氧化石墨烯促进烧结，提高了陶瓷的硬度和耐磨性能。
2、本发明人意外地发现发明人惊奇地发现氧化石墨烯混合后加入到N,N-二甲基甲酰胺溶液中浸泡预处理后，再与聚硅氮烷溶液混合，提高了氧化石墨烯在高温处的耐高温性能，有利于后续的高温烧结，迅速降低材料气孔率和提高材料密度，从而较大程度降低四方多晶氧化锆(TZP)材料的烧结温度。
具体实施方式
实施例1
一种耐磨氧化锆陶瓷，按照重量份数计算，包括以下原料：
氧化锆65份、氧化石墨烯2份、羟基磷灰石12份、表面活性剂14份、交联剂10份与添加剂6份。
羟基磷灰石中Ca和P之比为1:1.98。
表面活性剂为单硬脂酸甘油酯与失水山梨醇倍半油酸酯的混合物。
交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺。
添加剂为氧化锌和氟化钙。
制备方法，包括以下步骤：
1)氧化石墨烯加入4mol/L的N,N-二甲基甲酰胺溶液中制备得到氧化石墨烯分散液，再与聚硅氮烷溶液混合，然后搅拌、超声得到混合液，混合溶液中，按质量比，聚硅氮烷含量与氧化石墨烯含量的比例为1∶0.6；
2)将氧化锆、步骤1)的混合液、羟基磷灰石、表面活性剂、交联剂与添加剂混合均匀，得到原料混合物，然后在500℃进行排胶处理，排胶后的原料混合物放在铂金坩埚内于1200℃熔化3h，转到退火炉内热处理4h，热处理温度为260℃，缓慢冷却至室温，即可。
实施例2
一种耐磨氧化锆陶瓷，按照重量份数计算，包括以下原料：
氧化锆60份、氧化石墨烯1份、羟基磷灰石10份、表面活性剂16份、交联剂12份与添加剂8份。
羟基磷灰石中Ca和P之比为1:1.98。
表面活性剂为丙二醇脂肪酸酯与琥珀酸二辛酯磺酸钠的混合物。
交联剂为二乙烯基苯中。
添加剂为氟化钙。
制备方法，包括以下步骤：
1)氧化石墨烯加入2mol/L的N,N-二甲基甲酰胺溶液中制备得到氧化石墨烯分散液，再与聚硅氮烷溶液混合，然后搅拌、超声得到混合液，混合溶液中，按质量比，聚硅氮烷含量与氧化石墨烯含量的比例为1∶0.9；
2)将氧化锆、步骤1)的混合液、羟基磷灰石、表面活性剂、交联剂与添加剂混合均匀，得到原料混合物，然后在550℃进行排胶处理，排胶后的原料混合物放在铂金坩埚内于1150℃熔化2h，转到退火炉内热处理4.5h，热处理温度为200℃，缓慢冷却至室温，即可。
实施例3
一种耐磨氧化锆陶瓷，按照重量份数计算，包括以下原料：
氧化锆70份、氧化石墨烯3份、羟基磷灰石10份、表面活性剂16份、交联剂9份与添加剂4份。
羟基磷灰石中Ca和P之比为1:1.98。
表面活性剂为单硬脂酸甘油酯与琥珀酸二辛酯磺酸钠的混合物。
交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺。
制备方法，包括以下步骤：
1)氧化石墨烯加入5mol/L的N,N-二甲基甲酰胺溶液中制备得到氧化石墨烯分散液，再与聚硅氮烷溶液混合，然后搅拌、超声得到混合液，混合溶液中，按质量比，聚硅氮烷含量与氧化石墨烯含量的比例为1∶0.1；
2)将氧化锆、步骤1)的混合液、羟基磷灰石、表面活性剂、交联剂与添加剂混合均匀，得到原料混合物，然后在600℃进行排胶处理，排胶后的原料混合物放在铂金坩埚内于1250℃熔化2h，转到退火炉内热处理5h，热处理温度为300℃，缓慢冷却至室温，即可。
添加剂为氧化锌。
实施例4
一种耐磨氧化锆陶瓷，按照重量份数计算，包括以下原料：
氧化锆66份、氧化石墨烯2份、羟基磷灰石13份、表面活性剂15份、交联剂12份与添加剂8份。
羟基磷灰石中Ca和P之比为1:1.98。
表面活性剂为单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇倍半油酸酯与琥珀酸二辛酯磺酸钠的混合物。
交联剂为二乙烯三胺。
添加剂为氧化锌与氟化钙的混合物。
制备方法，包括以下步骤：
1)氧化石墨烯加入5mol/L的N,N-二甲基甲酰胺溶液中制备得到氧化石墨烯分散液，再与聚硅氮烷溶液混合，然后搅拌、超声得到混合液，混合溶液中，按质量比，聚硅氮烷含量与氧化石墨烯含量的比例为1∶1；
2)将氧化锆、步骤1)的混合液、羟基磷灰石、表面活性剂、交联剂与添加剂混合均匀，得到原料混合物，然后在540℃进行排胶处理，排胶后的原料混合物放在铂金坩埚内于1300℃熔化2h，转到退火炉内热处理5h，热处理温度为300℃，缓慢冷却至室温，即可。
对比实施例1
与实施例1相同，不同在于：用氧化钡替换氧化石墨烯。
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实施例1～4和对比例1的陶瓷性能测试结果
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。