[發明專利]氧化鋯陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 201810699765.7
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108503357B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 章波;郭元
• 申請（專利權）人: 安徽巨盛石油鉆采配件有限公司
• 主分類號: C04B35/488
• 分類號: C04B35/488;C04B35/626;C04B35/645;C04B35/622
• 代理公司: 北京恒泰銘睿知識產權代理有限公司 11642
• 代理人: 戴建紅

本發明提出了一種氧化鋯陶瓷及其制備方法，以釔穩定的納米氧化鋯為基體，添加微米氧化鎳作為增強相，以納米三氧化二鐵、二氧化硅和氮化硼作為燒結助劑，經熱壓燒結而成。該陶瓷工模具具有更好的綜合力學性能，不僅具有很高的硬度、耐磨性，還具有很好的韌性。

技術領域

本發明屬于陶瓷工模具材料技術領域，具體涉及一種氧化鋯陶瓷及其制備方法。

背景技術

氧化鋯陶瓷具有優異的力學性能，在實驗與理論的研究中早已成為熱點主題，而且，已經在陶瓷、機械、化工、電子、能源等工業領域中作為結構陶瓷、耐磨耐腐蝕陶瓷、高溫電解質材料等得到廣泛應用。其中，氧化釔穩定的四方多晶氧化鋯材料，是氧化鋯增韌陶瓷中的一種。它的燒結溫度低，在室溫時內部含有高含量的四方氧化鋯相，起到相變增韌作用，表現出極佳的力學性能。如果在氧化鋯基體中加入磁性顆粒分散相，將會在兼顧其優異力學性能的同時，增加其功能方面的性質，擴寬其應用領域，實現結構—功能一體化。

從已有的研究可以看出，陶瓷材料還是存在成本較高，韌性不夠、脆性大、硬度參差不齊、散熱性差、自潤滑性不好等問題，需要解決。

發明內容

為了克服現有技術不足之處，本發明提出一種氧化鋯陶瓷，該陶瓷工模具具有更好的綜合力學性能，不僅具有很高的硬度、耐磨性，還具有很好的韌性。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種氧化鋯陶瓷，以釔穩定的納米氧化鋯為基體，添加微米氧化鎳作為增強相，以納米三氧化二鐵、二氧化硅和氮化硼作為燒結助劑，經熱壓燒結而成，原料組分重量百分比為：微米氧化鎳7～15％、二氧化硅1～3％、氮化硼0.6～1.2％、納米三氧化二鐵2～5％，其余為釔穩定的納米氧化鋯；其中，所述燒結助劑需要經過預處理。

作為優選本發明一些實施例中，燒結助劑預處理方法為：先將納米三氧化二鐵與二氧化硅放入羥基纖維素的水溶液中進行攪拌分散，再將加入氮化硼進行攪拌分散，過濾，濾餅洗滌后進行真空干燥，再進行研磨即可。

作為優選本發明一些實施例中，羥基纖維素的水溶液中羥基纖維素的質量濃度為2～6％。

作為優選本發明一些實施例中，所述釔穩定的納米氧化鋯含4～6mol％釔。

本發明的另一個目的是提供一種氧化鋯陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

(1)按比例稱取釔穩定的納米氧化鋯，以聚乙二醇為分散劑，以釔穩定的納米氧化鋯質量為基數計，分散劑的添加量為0.2～1.0wt％，以適量無水乙醇為分散介質，配成釔穩定的氧化鋯懸浮液，攪拌并超聲分散，調節懸浮液的pH值為3～4；

(2)按比例稱取氧化鎳進行球磨，然后在電熱真空干燥箱中110～120℃溫度下連續干燥，完全干燥后在惰性氣體氣流中過篩，加無水乙醇配成氧化鎳懸浮液，充分攪拌與超聲分散；

(3)將步驟1)的釔穩定的納米氧化鋯懸浮液、步驟2)氧化鎳懸浮液與燒結助劑混合均勻，然后加入有機粘劑溶劑，充分混合研磨，然后熱壓法燒結，在熱壓爐中將研磨混合物壓模燒結成型。

作為優選本發明一些實施例中，步驟(3)熱壓法燒結工藝參數為：保溫溫度1150～1250℃，熱壓壓力18～28MPa，保溫時間40～80min，升溫速率15～25℃/min。

作為優選本發明一些實施例中，所述有機粘劑溶劑為PVB和異丙醇按照重量比為1:2的比例混合而成。

本發明的有益效果：