[发明专利]一种应用ZTA材料制备冲压模具的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用ZTA材料制备冲压模具的方法，该冲压模具为电池模具、医药行 业用药片冲压模具，属于材料技术领域。

技术背景

自从1975年澳大利亚学者Garvie首次提出利用ZrO₂相变增韧陶瓷的概念以来，氧化 锆增韧氧化铝(ZTA)陶瓷被证明具有较好的增韧效果。近年来，随着纳米复相陶瓷技术 的发展，ZTA纳米复相陶瓷的研究成为陶瓷材料领域研究的一大热点，ZTA陶瓷既显现出 氧化锆陶瓷高韧性和高强度的优点，又保留了氧化铝陶瓷高弹性模量和优异耐磨性的特性。 专利名称为“ZrO₂-Al₂O₃复合材料”，公开号为CN1268576C的中国发明专利提供了一种高 强度(最高抗弯强度可达1450MPa)和断裂韧性(最高抗弯强度可达18.9MPa·m^1/2)，并 具有防止低温老化能力的ZrO₂-Al₂O₃复合材料制备方法，这种陶瓷材料包括平均粒径为 0.1～0.8微米，且含10～12mol％的CeO₂和0.005～0.5mol％Y₂O₃的ZrO₂第一相，0.1～0.8 微米Al₂O₃第二相，复合材料中Al₂O₃第二相的含量为20～60vol％，由于该材料中ZrO₂的稳定剂主要为CeO₂，虽然CeO₂稳定ZrO₂有防止低温老化作用，但是会降低复合材料的 硬度，影响其耐磨性。

中国发明专利申请CN1948756A公开了一种钻井用高压泥浆泵陶瓷缸套的制备方法， 以氧化锆增韧氧化铝为基体，并引入ZrO₂和Y₂O₃-La₂O₃稀土复合添加剂等改性增韧，采 用等静压成型，常压高温抽屉窑烧成，该陶瓷缸套使用寿命长达到3000小时以上。该材料 的制备方法为：将90～95％Al₂O₃，0.1～3％ZrO₂，0.1～2％Y₂O₃-La₂O₃，0.1～2％MgO，0.1～ 2％BaO，0.1～2％CaO，0.1～2％SiO₂直接混料而成，由于该材料中ZrO₂含量只有0.1～3％ 增韧效果有限；另外该材料加入了MgO，BaO，CaO，SiO₂等助烧剂，对该材料的耐磨性 能有影响。

D.Sarkar等(Influence of ZrO₂ on the thermo-mechanical response of nano-ZTA.Ceramics International，2007，33(2)：255-261)通过溶胶凝胶法制备纳米ZTA粉料，并研究了不同含量 ZrO₂对ZTA热力学性能的影响。结果表明：当ZrO₂含量为10mol％，烧结温度为1550℃ 时综合性能最优，ZTA的相对密度达98％，抗弯强度和断裂韧性分别达到740MPa和 6.7MPa.m^1/2以上。然而该论文的ZTA材料中ZrO₂没有添加任何的稳定剂，四方氧化锆在 应力诱导下容易相变成单斜氧化锆，并产生微裂纹，如果在长期的应力作用下，将影响该 材料的使用寿命。