[发明专利]防静电陶瓷材料及其制备方法及该材料制得的鞭炮引线编织针

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷材料及其制备工艺，尤其涉及一种以氧化钇稳定四方氧化锆为基体 的陶瓷材料及其制备工艺及制备得到的鞭炮引线编织针。

背景技术

在日常生活中，尤其是在北方干燥的冬季，“静电”现象时有发生，这给人们的身体和精 神带来很大危害，影响生理平衡，加速人体老化。“静电”现象在信息产业、纺织产业、石化 橡胶等工业领域也是非常普遍的，静电电荷的积聚不仅会干扰精密仪器的使用，影响生产生 活，严重时还会引发的重大安全生产事故，造成严重的人员伤亡。

以烟花爆竹为例，烟花爆竹制造属于高危行业，在生产制造过程中要避免静电和火花。 烟花爆竹引线编织是必不可少的工艺环节，目前大都采用不锈钢编织针。在编织过程中，一 方面引线长时间和编织针的导线槽摩擦，另一方面不锈钢编织针反复震动，长时间摩擦和撞 击将直接导致静电荷聚集和火花，是一个重大的安全隐患。如果编织针采用非金属部件即可 以避免撞击火花的产生，但是普通的陶瓷是绝缘体，更容易产生静电荷聚集。另外，传统的 鞭炮引线用不锈钢质编织针还存在摩擦力大、易变形等问题。在鞭炮引线用编织针的生产工 艺上，由于烟花爆竹引线编织针属于异形薄壁部件，而目前的不锈钢编织针大多采用冲压或 者焊接等方法制造，传统的成型方法无法制造这种异型的陶瓷编织针。

防静材料在已公开的研究成果和专利文献中已有报道。例如美国专利US5409968中提出 了防静电高分子基材料；US5525135提出了α-Al₂O₃-ZrO₂-TiO₂体系的防静电陶瓷材料，提高 耐磨性能。另外还有不少研究者研究了添加剂对ZrO₂陶瓷的导电率的影响，例如US5830819 中采用VA族金属氧化物；US6136232中采用铬酸盐或稀土氧化物作添加剂；US4110260中 掺杂SiO₂和TiO₂降低电阻率。另外在中国专利文献中也出现了掺杂碳化钛的方法，或者在陶 瓷基体表面涂上导电釉浆的方法。这些已经公开的防静电陶瓷材料的电阻率虽然已经满足了 防静电的要求，但是制备方法复杂，成本高，有的需要热压或热等静压烧结。另外，这些方 法制备的防静电陶瓷材料力学性能差，制约了其应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种防静电、耐磨损、抗弯性能 好的防静电陶瓷材料，还提供一种工艺简单、成本较低、产品尺寸精确、无需后期加工的防 静电陶瓷材料的制备方法及该陶瓷材料制得的安全性好、使用寿命长的鞭炮引线编织针。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种防静电陶瓷材料，所述防静电陶瓷 材料包含以下质量分数的组分：

氧化钇稳定四方氧化锆            68％～80％

二氧化硅                        1％～3％

氧化锡                          10％～14％

氧化锌                          7％～11％

硅                              1％～2.5％和

碳化硅                          1％～2.5％。

上述的防静电陶瓷材料中，所述各组分的晶粒尺寸均优选小于300nm。

上述的防静电陶瓷材料中，所述氧化钇稳定四方氧化锆中所含的稳定剂氧化亿的摩尔百 分含量优选为2.5％～3％。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种防静电陶瓷材料的制备方法，包括以下步 骤：先将超细粉末态的各原料组分进行球磨混合，球磨混合完成后进行干燥，再将干燥后的 混合原料与有机粘结剂按(4～9)∶1的质量比进行熔融混炼，熔融混炼后得到的颗粒料进行 注射成型得到陶瓷坯体，将所述陶瓷坯体进行脱脂、烧结后得到防静电陶瓷材料；所述各原 料组分包括以下质量份数的物质：

氧化钇稳定四方氧化锆(Y-TZP)        68～80份

二氧化硅                           1～2份

氧化锡                             10～14份

氧化锌                             7～11份