[發明專利]一種常壓燒結透明氧化鋯陶瓷材料的制備方法

無效

• 申請號: 201310134562.0
• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN103232237A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 劉強;楊秋紅;趙廣根;陸神州;張浩佳;蔣岑;盧青;袁野
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/622
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

????本發明為一種常壓燒結透明氧化鋯陶瓷材料的制備方法，屬于無機非金屬（陶瓷）材料領域。

背景技術

?氧化鋯（ZrO₂）陶瓷是20世紀70年代發展起來的新型結構陶瓷和多功能陶瓷，它具有高韌性、高強度、高硬度、高折射率、低的熱膨脹系數（接近于鋼）、良好的耐磨性能、優良的耐高溫、優異的高溫電熱性能等優良特性，廣泛用于各個領域，如模具、磨球、分散和研磨介質、耐磨刀具、切割工具、耐火材料、表殼及表帶、多晶氧化鋯飾品、生物醫學陶瓷、氧傳感器、固體燃料電池、高溫電熱材料等。其中透明氧化鋯陶瓷主要運用在紅外窗口材料、高溫窗口材料、棱鏡、多晶氧化鋯飾品、雷達天線罩和紅外線整流罩等領域。

1986年，第一塊氧化鋯透明塊陶瓷是由來自日本的東洋曹達工業株式會社的Koji?Tsukuma，通過傳統陶瓷成型方式，300MPa冷等靜壓后在1450~1630℃空氣氣氛下燒結7~15小時后，再在1500℃和100MPa壓力及氬氣氣氛下熱等靜壓（HIP），1200℃退火后而得到的透明氧化鋯陶瓷；來自美國加利福尼亞大學的S.R.?Casolco等利用放電等離子體燒結（SPS）方法利用Tosoh的8Y-ZrO₂納米粉成功制備了透過性良好的透明氧化鋯陶瓷；2008年Koji?Tsukuma進一步改進了工藝措施，用熱等靜壓燒結法成功制備了透明氧化鋯陶瓷，并分析了燒結助劑、燒結溫度對透明陶瓷透過率的影響；2009年來自德國Scott集團的Ulrich?Peuchert等人在前人的基礎上進一步改進燒結工藝，利用熱等靜壓法燒結成功制備透明氧化鋯陶瓷；2011年Liwen?Lei等人通過放電等離子體燒結法制備了透明氧化鋯陶瓷，但在可見光范圍的透過率很低。

從以上關于氧化鋯透明塊體陶瓷的報道來看，其主要方法還是借助于精密高端設備制備而成，或是SPS，或是HIP，這些設備非常昂貴，成本過高，制備工藝也并不成熟。因此迄今為止，透明氧化鋯陶瓷尚沒有在市場上廣泛使用，在國內亦未有相關報道。

發明內容????

針對現有技術存在的設備要求高、生產成本大等缺陷，本發明的目的在于提供一種常壓燒結透明氧化鋯陶瓷材料的制備方法，通過摻雜Y₂O₃、Al₂O₃納米粉，采用傳統陶瓷制備工藝，制定合適的燒結制度，在較低的燒結溫度下，常壓燒結制備透明氧化鋯陶瓷材料。?

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

???一種常壓燒結透明氧化鋯陶瓷材料的制備方法，具有以下的過程和步驟：

a.???????采用釔穩定氧化鋯商業粉10mol%?Y₂O₃-ZrO₂，簡稱ZrY₁₀，和高純Y₂O₃、Al₂O₃納米粉為原料，以釔穩定氧化鋯商業粉為基體材料，以Y₂O₃、Al₂O₃納米粉為摻雜材料，摻入量以質量百分比為計：Y₂O₃：0~30wt%，Al₂O₃：0~5wt%；

b.??????將按上述配方配制好的基體材料和各摻雜材料進行攪拌混和，混合料在無水乙醇中混磨24小時；

c.???????混合料在100℃溫度下烘干，然后進行造粒；

d.??????粉粒在150~200MPa冷等靜壓下壓成片狀試樣，隨后在1100~1400℃下預燒5小時；將上述預燒后的試樣放在氫氣爐中進行燒結，燒結溫度范圍為1600～1700℃，燒結時間為24小時，最終獲得透明氧化鋯陶瓷材料。

與現有技術相比，本發明具有如下的突出的實質性特點和顯著地進步：

本發明采用傳統設備，以常壓燒結工藝制備了透明氧化鋯陶瓷，制備工藝簡單、成本低，僅在常壓下燒結即可，且易成型、穩定性好，可廣泛運用在紅外窗口材料、高溫窗口材料、棱鏡、多晶氧化鋯飾品、雷達天線罩和紅外線整流罩等領域。

附圖說明

圖1為ZrY₁₀+30wt%Y₂O₃+0.25wt%Al₂O₃透明陶瓷直線透過率曲線。

具體實施方式