[發(fā)明專利]用氧化釔作為穩(wěn)定劑的四方多晶氧化鋯陶瓷的低溫?zé)Y(jié)制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710165634.2
• 申請(qǐng)日: 2007-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN101172855A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 駱樹立;王建堂;駱如田;駱如河;曹立江;朱素峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北鵬達(dá)新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/48
• 分類號(hào): C04B35/48;C04B35/622
• 代理公司: 北京中知法苑知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 常玉明;陳俊由

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低溫?zé)Y(jié)細(xì)晶用氧化釔作為穩(wěn)定劑的四方多晶氧化鋯陶瓷(以下簡(jiǎn)稱Y-TZP陶瓷)的制備方法，屬于結(jié)構(gòu)陶瓷材料的制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

用氧化釔(Y₂O₃)作為穩(wěn)定劑的四方多晶氧化鋯陶瓷(Y-TZP)作為綜合性能最好的一種氧化鋯材料，在化工、機(jī)械、通訊和航空航天等領(lǐng)域日益發(fā)揮著重要的作用。然而，目前廣泛應(yīng)用的Y-TZP氧化鋯陶瓷普遍采用固相燒結(jié)工藝，燒結(jié)溫度在1450-1600℃，對(duì)設(shè)備要求高，能耗大，使氧化鋯產(chǎn)品的生產(chǎn)成本居高不下，嚴(yán)重限制了該材料的進(jìn)一步應(yīng)用。現(xiàn)有涉及的Y-TZP陶瓷的低溫?zé)Y(jié)技術(shù)專利主要包括三大類專利：在Y₂O₃的基礎(chǔ)上采用復(fù)合穩(wěn)定劑和添加玻璃助燒劑，以及借助其它燒結(jié)技術(shù)采用非常壓燒結(jié)設(shè)備實(shí)現(xiàn)低溫?zé)Y(jié)，綜合來看，上述幾種方法尚存在燒結(jié)組織力學(xué)性能有待提高，燒結(jié)溫度相對(duì)較高，成本較高等不足之處，不能滿足工業(yè)化生產(chǎn)的要求。

下面對(duì)幾種典型的制備技術(shù)作一簡(jiǎn)述：

采用復(fù)合添加劑的專利有日本專利JP7187774，其特征為：選用兩種或多種穩(wěn)定劑，如Y₂O₃，Yb₂O₃，Ho₂O₃，Er₂O₃，Dy₂O₃，再添加0.05-2wt％的B₂O₃，所有添加劑的總量為2-6wt％，復(fù)合粉末在500-1200℃煅燒，材料在1300-1600℃便可致密燒結(jié)，燒結(jié)體由四方和少量立方相組成，平均晶粒尺寸為5μm，材料密度大于5.8g/cm³。中國專利CN02111146.4屬于同類型專利，其特征為：采用共沉淀法制備氧化鎂和氧化釔共同穩(wěn)定的(Mg，Y)-ZrO₂粉體，MgO和Y₂O₃的添加量分別為5-14mol％和0.2-2mol％，再添加非晶態(tài)YAS(Y₂O₃-Al₂O₃-SiO₂)助燒劑，樣品可在1250℃-1400℃燒結(jié)，晶粒大小為200-400nm，材料的抗彎強(qiáng)度為384-818MPa，斷裂韌性為5.2-8.3MPa·m^1/2。此類專利主要是通過復(fù)合添加稀土氧化物，一方面可以促進(jìn)燒結(jié)，另外可以起到改善Y-TZP陶瓷低溫性能退化的問題。第二類專利是通過添加玻璃助燒劑降低Y-TZP陶瓷的燒結(jié)溫度，典型專利有中國專利CN02110868.4，報(bào)道了用熔融玻璃法制備CaO-Al₂O₃-SiO₂玻璃，通過機(jī)械混合法在Y₂O₃含量為2-3mol％的Y-TZP納米粉體中加入0.5-3.0wt％的玻璃添加劑，在1350℃-1450℃燒結(jié)1-3小時(shí)，可獲得納米晶粒的氧化鋯陶瓷，材料的彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性分別為820-960MPa和9.5-9.8MPa·m^1/2。此類專利是通過機(jī)械混合法把預(yù)制的玻璃粉末分散到氧化鋯粉末中，燒成時(shí)在較低溫度玻璃熔融，產(chǎn)生液相燒結(jié)，從而促進(jìn)致密化燒結(jié)，降低燒結(jié)溫度。由于玻璃助燒劑是以機(jī)械混合法加入，可能造成分布不均，將影響材料性能的穩(wěn)定性。另外助燒劑在燒結(jié)體中大多以玻璃相存在，分布在晶界上，將影響材料的中高溫性能。第三類旨在降低燒結(jié)溫度的專利有中國專利200510052090.X，報(bào)道了以納米ZrO₂原料，采用等離子體活化燒結(jié)，在溫度為1250℃-1300℃，壓力為30MPa的條件下制得細(xì)晶氧化鋯陶瓷，本專利特點(diǎn)主要是對(duì)等離子工藝的改進(jìn)，且其燒結(jié)機(jī)理與常壓燒結(jié)完全不同。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用氧化釔作為穩(wěn)定劑的四方多晶氧化鋯陶瓷的低溫?zé)Y(jié)制備方法，即低溫?zé)Y(jié)細(xì)晶Y-TZP陶瓷的制備方法。以此方法制備的Y-TZP陶瓷由納米晶粒組成，具有良好的力學(xué)性能、燒結(jié)溫度低和成本較低的優(yōu)點(diǎn)，可作為高性能的耐磨部件材料廣泛應(yīng)用于化工、機(jī)械、通訊和航空航天等領(lǐng)域。