[發明專利]防靜電陶瓷及其制備方法

在審

• 申請號: 201710859087.1
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107473741A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 朱佐祥;向其軍;譚毅成
• 申請（專利權）人: 深圳市商德先進陶瓷股份有限公司
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/622;C04B35/638;C04B35/64
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司44224
• 代理人: 潘霞

技術領域

本發明涉及陶瓷材料領域，特別是涉及一種防靜電陶瓷及其制備方法。

背景技術

目前為止，許多防靜電產品使用的都是環氧和三聚氰氨、PVC(聚氯乙烯)、橡膠等材料，而相對于其它防靜電材料，防靜電陶瓷在耐久性、耐腐蝕、抗老化、耐磨、抗壓、防水等方面具有更突出的表現，此外，防靜電陶瓷還具有美觀、防污染、防火、防滑等特點，從而使得防靜電陶瓷被廣泛地應用在醫療器材、能源、航空航天、電子、石油化工及民用生活等領域，因而，制備出高穩定性能的防靜電陶瓷具有重大的實際應用價值和應用前景。

目前，生產防靜電陶瓷主要是使用銻摻雜氧化錫(ATO)為導電填料，這是因為ATO是一種具有良好導電性的氧化物半導體材料，穩定性好，耐腐蝕性強，但是氧化錫作為制備防靜電陶瓷的關鍵原料，卻是一種重要的稀缺資源，隨著對其開采量的加大，開采時間的持續，錫資源的稀缺性越來越明顯。美國、日本等發達國家相繼采取嚴禁本國錫資源開采的規定，轉而從國外大量進口的政策，此外，由于氧化錫在其它高新技術方面的應用，造成國際錫資源價格的不斷上長。

為了緩解這一形勢，減少氧化錫的使用，目前的解決辦法是制備ATO包覆型導電填料，通常制備包覆型的導電填料的方法主要有兩種，一種是以氧化硅粉為載體，采用非均勻成核法在氧化硅粉的表面包覆一層Sb摻雜SnO₂，制備ATO包覆SiO₂導電粉；另一種是以氧化硅玻璃纖維為載體，采用非均勻成核法在氧化硅玻璃纖維的表面包覆一層Sb摻雜SnO₂制備導電纖維。采用包覆法制備的導電填料，大約節省了50％的ATO。從某種意義上緩解了氧化錫的緊缺的局勢，但并沒有從本質上解決這一問題，然而，由于氧化錫稀缺，氧化錫價格較高，導致防靜電陶瓷的的成本較高，而且采用包覆法制備ATO填料，增加了防靜電陶瓷在制備過程中的不可控因素，工藝更為復雜，直接降低了防靜電陶瓷的生產效率。

發明內容

基于此，有必要提供一種新的防靜電陶瓷的制備方法，該方法制備出的防靜電陶瓷能夠代替以稀缺的氧化錫為原料的防靜電陶瓷。

此外，還提供一種防靜電陶瓷。

一種防靜電陶瓷的制備方法，包括如下步驟：

將原料混合形成混合料，所述原料包括氧化鋯和導電材料，所述導電材料選自氮化鈦、碳化鈦、二硼化鋯及二硼化鈦中的至少一種，所述導電材料與所述氧化鋯的質量比為5:100～30:100；

將所述混合料成型，得到坯體；及

在保護氣體的氣氛中，將所述坯體在1200℃～1600℃下燒結，得到防靜電陶瓷。

上述防靜電陶瓷的制備方法通過使用氮化鈦、碳化鈦、二硼化鋯及二硼化鈦中的至少一種作為導電材料，并將含有質量比為5:100～30:100的導電材料和氧化鋯的混合料成型形成坯體，然后在保護氣體的氣氛中在1200℃～1600℃下燒結，以使坯體燒結成具有較好的機械強度、較為致密的燒結體的同時，使導電材料和氧化鋯、導電材料與導電材料在高溫下發生冶金結合，以在燒結體中形成連續的導電網絡，從而降低陶瓷的電阻率，以使陶瓷的表面電阻率在10⁵Ω·cm～10¹¹Ω·cm之間，而使陶瓷具有防靜電的效果，能夠代替以稀缺的氧化錫為原料的防靜電陶瓷，相對于以稀缺的氧化錫為原料的防靜電陶瓷的制備，原料來源更加廣泛、成本相對較低且制備步驟簡單。

在其中一個實施例中，所述將原料混合形成混合料的步驟具體為：將所述氧化鋯與所述導電材料加水球磨混合12小時～96小時，接著加入粘結劑繼續球磨，得到混合料。

在其中一個實施例中，所述將所述氧化鋯與所述導電材料加水球磨混合的步驟中，所述氧化鋯與所述導電材料的質量之和與球磨介質的質量比為1:1～1:3。

在其中一個實施例中，所述將所述混合料成型的步驟之前，還包括將所述混合料干燥，然后過80目篩～200目篩的步驟。

在其中一個實施例中，所述干燥的步驟為：在80℃～100℃下干燥12小時～24小時。

在其中一個實施例中，所述在保護氣體的氣氛中，將所述坯體在1200℃～1600℃下燒結的步驟之前，還包括排膠的步驟：以2℃/分鐘～6℃/分鐘的升溫速率從室溫升溫至200℃～300℃，并保溫1小時～3小時，再以2℃/分鐘～5℃/分鐘的升溫速率升溫至500℃～600℃，并保溫1小時～3小時，然后冷卻。

在其中一個實施例中，所述將所述混合料成型的方法為干壓成型、冷等靜壓成型或注射成型。