[0001] 本发明涉及一种ZTA陶瓷表面包覆TiC的方法，属于金属基复合材料技术领域。

[0002] 陶瓷金属复合材料由于其兼具陶瓷材料的高硬度、高耐磨性能和金属高强度、良好塑性及韧性，已成为当前国内外科研及产业化领域关注焦点。氧化锆增韧氧化铝陶瓷（ZTA）内部均匀分散的氧化锆颗粒能显著提高耐磨件的磨损性能，还可以保证其整体良好韧性，目前已被大规模应用于耐磨材料领域。当前国外相关产品已有工业应用，且进入中国市场并形成垄断。但是ZTA陶瓷与钢铁液的润湿性较差，采用无压铸渗制备ZTA/钢铁复合材料极其困难。与此同时，ZTA/钢铁界面基本为机械结合，结合强度低，复合材料力学性能差，导致复合材料在抗磨损服役过程中的可靠性和耐磨性能急剧下降。上述技术瓶颈亟待突破，提高材料耐磨性能，延长设备使用寿命势在必行。陶瓷金属化的应用无疑为实现这一目标提供了一条新途径。陶瓷金属化是指在陶瓷颗粒表面牢固地形成类似金属膜的结构，使其完成陶瓷和金属两者的牢固结合过程。目前常见的方法主要是在陶瓷颗粒表面镀覆金属膜，或加入碳化物颗粒以及金属氧化物等陶瓷微粉在ZTA表面形成包覆层，通过金属液铸渗方法，达到陶瓷颗粒表面金属化。但是，加入的陶瓷微粉只是附着在ZTA颗粒表面，二者间结合力不好、包覆厚度不均。

[0003] 针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种ZTA陶瓷表面包覆TiC的方法。该方法以TiO2和碳粉为原料，采用高温烧结直接制备得到表面TiC修饰的ZTA陶瓷材料，提供一种流程短、操作简易的ZTA表面改性方法，本发明采用以下技术方案实现。

[0004] 一种ZTA陶瓷表面包覆TiC的方法，将TiO2和碳粉混合后加入加入聚乙烯醇粘结剂混合均匀成糊状，然后加入ZTA陶瓷颗粒充分搅拌，使ZTA表面完全包裹上TiO2和碳粉，最后经过氩气气氛下烧结，烧结后过筛、蒸馏水冲洗、干燥得到TiC包覆的ZTA陶瓷材料。

[0005] 所述TiO2和碳粉的摩尔比为1：(1~3)。

[0006] 所述碳粉粒度为10~2000μm，碳粉为石墨、活性炭或木炭的一种或几种任意比例组成的混合物。

[0007] 所述ZTA陶瓷颗粒粒径为10~2000μm，加入量为按照TiO2和ZTA质量比为1：30加入。

[0008] 所述氩气气氛下烧结温度为1000~1400℃，烧结时间为2~6h。

[0009] 本发明的有益效果是：（1）本发明所述方法所采用的高温烧结方法有效提高了大粒径ZTA镀覆不均匀的问题，从而提高了镀覆效率；
（2）本发明方法对ZTA陶瓷颗粒进行表面处理包覆TiC，使陶瓷颗粒表面金属化，提高了金属液与ZTA陶瓷颗粒的润湿能力；
（3）本发明方法通过ZTA陶瓷颗粒表面的TiC作为陶瓷颗粒与金属基体的中间过渡层，解决了因基体与陶瓷颗粒膨胀系数相差太大而引起开裂的问题，增强了陶瓷颗粒与金属基体的结合强度。
附图说明

[0010] 图1是本发明实施例1中ZTA陶瓷表面包覆TiC的SEM图；图2是本发明实施例1中ZTA陶瓷表面包覆TiC的元素面分布图；
图3是本发明实施例1中烧结产物过筛后所得粉末的XRD图谱。

[0011] 下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

[0012] 实施例1该ZTA陶瓷表面包覆TiC的方法，具体步骤如下：
步骤1、称取2gTiO2和0.3g碳粉（碳粉粒度为10μm，碳粉为活性炭）按照摩尔比为1：1混合，然后加入3ml聚乙烯醇粘结剂混合均匀成糊状，最后按TiO2和ZTA质量比为1：30将ZTA陶瓷颗粒（ZTA陶瓷颗粒粒径为2000μm）加入其中充分搅拌，使ZTA表面完全包裹上TiO2和碳粉；
步骤2、将步骤1所得的ZTA颗粒在温度为1200℃的氩气气氛下烧结4h。然后将烧结后的产物过筛和蒸馏水冲洗，干燥后即得到TiC包覆的ZTA陶瓷材料。

[0013] 本实施例中所得ZTA陶瓷表面包覆TiC的SEM图和元素面分布图分别如图1和2所示。另外，图3为烧结产物过筛后所得粉末的XRD图谱。从图1和图2中可以看出，ZTA颗粒表面均匀的包覆了一层TiC，元素Ti、C、Al、Zr、O分布均匀，且无明显的区域差异现象。从筛分后粉末的XRD图谱中可以看出，粉末衍射峰与TiC及C标准PDF卡片一致且未出现其他杂质相，说明采用该方法可以烧结得到TiC。

[0014] 实施例2该ZTA陶瓷表面包覆TiC的方法，具体步骤如下：
步骤1、称取2gTiO2和0.9g碳粉（碳粉粒度为200μm，碳粉为石墨）按照摩尔比为1：3混合，然后加入3ml聚乙烯醇粘结剂混合均匀成糊状，最后按TiO2和ZTA质量比为1：30将ZTA陶瓷颗粒（ZTA陶瓷颗粒粒径为10μm）加入其中充分搅拌，使ZTA表面完全包裹上TiO2和碳粉；
步骤2、将步骤1所得的ZTA颗粒在温度为1400℃的氩气气氛下烧结2h，然后将烧结后的产物过筛和蒸馏水冲洗，干燥后即得到TiC包覆的ZTA陶瓷材料。

[0015] 实施例3该ZTA陶瓷表面包覆TiC的方法，具体步骤如下：
步骤1、称取2gTiO2和0.6g碳粉（碳粉粒度为2000μm，碳粉为木炭）按照摩尔比为1：2混合，然后加入3ml聚乙烯醇粘结剂混合均匀成糊状，最后按TiO2和ZTA质量比为1：30将ZTA陶瓷颗粒（ZTA陶瓷颗粒粒径为500μm）加入其中充分搅拌，使ZTA表面完全包裹上TiO2和碳粉；
步骤2、将步骤1所得的ZTA颗粒在温度为1000℃的氩气气氛下烧结6h，然后将烧结后的产物过筛和蒸馏水冲洗，干燥后即得到TiC包覆的ZTA陶瓷材料。

[0016] 以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。