[發明專利]復合穩定微晶氧化鋯陶瓷混合粉體及制作工藝

有效

• 申請號: 201210252011.X
• 申請日: 2012-07-20
• 公開（公告）號: CN102757222A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 姜桂
• 申請（專利權）人: 株洲市創銳高強陶瓷有限公司
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/626
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所 31251
• 代理人: 王法男

技術領域

本發明涉及一種非金屬材料的配方及其制作工藝，尤其是指一種微晶氧化鋯陶瓷制作配方及制作工藝，屬于新材料技術領域。

背景技術

氧化鋯陶瓷是近幾十年興起的一種新型陶瓷，由于氧化鋯陶瓷具有高韌性、高抗彎強度和高耐磨性，優異的隔熱性能，熱膨脹系數接近于鋼等優點，因此被廣泛應用于結構陶瓷領域。主要有:Y-TZP磨球、分散和研磨介質、噴嘴、球閥閥芯及球座、氧化鋯模具、微型風扇軸心、光纖插針、光纖套筒、拉絲模和切割工具、耐磨刀具、表殼及表帶、高爾夫球的輕型擊球棒及其它室溫耐磨零器件等。此外，因氧化鋯陶瓷具有優異的耐高溫性能，因此也被常用來制作感應加熱管、耐火材料、發熱元件；氧化鋯陶瓷具有敏感的電性能參數，因此還被應用于氧傳感器、固體氧化物燃料電池(SolidO?xideFu?elCe?ll,SO?FC)和高溫發熱體等領域。另外，氧化鋯在熱障涂層、催化劑載體、醫療、保健、耐火材料、紡織等領域正得到廣泛應用。

雖說氧化鋯陶瓷在許多方面具有很好性能，但氧化鋯陶瓷的生產要求制備高純、分散性能好、粒子超細、粒度分布窄的粉體。氧化鋯超細粉末的制備方法很多，氧化鋯的提純主要有氯化和熱分解法、堿金屬氧化分解法、石灰熔融法、等離子弧法、沉淀法、膠體法、水解法、噴霧熱解法等。粉體加工方法有共沉淀法、溶膠一凝膠法、蒸發法、超臨界合成法、微乳液法、水熱合成法網及氣相沉積法等。氧化鋯陶瓷的生產要求制備高純、分散性能好、粒子超細、粒度分布窄的粉體。

純凈的氧化鋯是白色固體，含有雜質時會顯現灰色或淡黃色，添加顯色劑還可顯示各種其它顏色。純氧化鋯的分子量為123.22，理論密度是5.89g/cm3，熔點為2715℃。通常含有少量的氧化鉿，難以分離，但是對氧化鋯的性能沒有明顯的影響。氧化鋯有三種晶體形態：單斜、四方、立方晶相。常溫下氧化鋯只以單斜相出現，加熱到1100℃左右轉變為四方相，加熱到更高溫度會轉化為立方相。由于在單斜相向四方相轉變的時候會產生較大的體積變化，冷卻的時候又會向相反的方向發生較大的體積變化，容易造成產品的開裂，限制了純氧化鋯在高溫領域的應用。但是添加穩定劑以后，四方相可以在常溫下穩定，因此在加熱以后不會發生體積的突變，大大拓展了氧化鋯的應用范圍。迄今為止，氧化鋯陶瓷粉體的沉淀法生產中，采用的都是采用部分穩定化學共沉淀法，其基本原理是將氧氯化鋯與單一的穩定劑（如氧化鈰、氧化釔、氧化鎂、氧化鈣等）溶于一定濃度的酸性液體再經還原沉淀萃取、煅燒、獲得高純均勻的部分穩定氧化鋯混合粉體，然后經造粒制作成部分穩定氧化鋯陶瓷使用粉體。其優點是純度高、穩定劑混合均勻，原始粒度細。缺點是生產過程中采用大量的酸堿溶劑，對環境污染較大，采用單一穩定劑制作陶瓷材料的晶相過渡規則，抗疲勞強度較差，且生產成本較高，燒結溫度范圍窄，通常只有±20℃，燒制成品率低，生產工藝復雜不易控制，因此極大地限制了其生產和應用。

通過國內專利文獻檢索，只發現有如下一些氧化鋯混合粉體生產制作方法的文獻報道，主要與本發明有關的有以下一些：

1、專利申請號為CN03132121.6，發明名稱為“高玻璃相含量微晶氧化鋯陶瓷材料”的發明專利，該專利公開了一種高玻璃相含量微晶氧化鋯陶瓷材料，屬于氧化物陶瓷材料領域。它包括燒結助劑選擇，特點是：(1)原料：共沉淀制備的超細氧化鋯陶瓷粉體，其一次粒徑為20~40nm；(2)穩定劑；Y2O3，其加入量為1.8~4mol%；(3)燒結助劑：MgO-Al2O3-SiO2系統的玻璃相為主成份，其加入量為10~30wt%；(4)燒結溫度：1100~1300℃，時間0.5小時。

2、專利申請號為CN200580034769.4，發明名稱為“氧化鋯陶瓷”的發明專利，該專利公開了一種描述了用于固結以形成氧化鋯陶瓷的可燒結生坯的多組分粉末。該多組分粉末包括至少80體積%納米尺寸氧化鋯顆粒和至多20體積%的穩定劑，該穩定劑可在納米尺寸氧化鋯顆粒周圍形成包覆層并且其可選為微粒形式。還描述了通過在液體中懸浮粉末形成的多組分漿料，以及由該漿料或該粉末形成的生坯。也描述了通過燒結該生坯形成的氧化鋯陶瓷。