[发明专利]高纯高强氧化锆‑氧化铝‑氧化锆复合陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备工艺技术领域，具体涉及一种高纯高强氧化锆-氧化铝-氧化锆复合陶瓷及其制备方法。

背景技术

氧化锆陶瓷以其优异的高温物理和力学性能而得到广泛应用，尤其被用于苛刻条件下使用的关键部件。由于ZrO₂的导热性能低、热膨胀系数大，因此ZrO₂制品的热稳定性较差。但采用部分稳定ZrO₂原料制得的制品晶型组成的ZrO₂原料制得的陶瓷制品的热稳定性最好。因此制造ZrO₂结构陶瓷往往采用部分稳定ZrO₂原料而不是全稳定ZrO₂原料。生产ZrO₂ 结构陶瓷一般用3mo1％Y₂O₃稳定的ZrO₂超细粉。 ZrO₂结构陶瓷的成型方法有：热压铸成型、干压成型和等静压成型、注浆成型、流延成型等。

流延成型是把陶瓷粉料与大量的有机粘结剂、增塑剂、分散剂等充分混合，得到可以流动的粘稠浆料，把浆料加入流延机的料斗，用刮刀控制厚度，经加料嘴向传送带流出，烘干后得到膜坯。此工艺适合制备薄膜材料，为了获得较好的柔韧性而加入大量的有机物，要求严格控制工艺参数，否则易造成起皮、条纹、薄膜强度低或不易剥离等缺陷。

中国专利201610089015.9提供了一种叠片式氧化锆氧化铝陶瓷的共烧方法，包括以下步骤：将含锆化合物、含钇化合物和溶剂混合进行溶剂热反应，煅烧得到氧化钇稳定氧化锆粉体，成型为氧化锆陶瓷素坯；在多相氧化铝粉体中加入烧结助剂，混合并成型为氧化铝陶瓷素坯；氧化锆陶瓷素坯与氧化铝陶瓷素坯经叠片、层压、共烧制备得到所述叠片式氧化锆氧化铝陶瓷。本发明的方法所得叠片式氧化锆氧化铝陶瓷的表面平坦无翘曲、具有足够的稳定性和重现性等，共烧温度不高于1600℃。

中国专利201110327301.1提供了一种复合结构氧化铝/氧化铝-氧化锆层状复合材料及制备方法。层状复合材料由氧化铝层和氧化铝-氧化锆层组成，其中氧化铝层和氧化铝-氧化锆层的厚度及层厚比可任意调整，表层为氧化铝，相组成为α-氧化铝和四方相氧化锆，具有微-纳米复合结构。本发明可以在较低的温度下，以氧化铝和氧化锆粉体为原料，采用简单的铺层/原位热压工艺制备出具有高致密度、高纯度、高断裂功、高表面硬度及弯曲强度可控等综合性能优异的微-纳米复合结构氧化铝/氧化铝-氧化锆层状复合材料。

中国专利03114097.1提供了由流延法制备氧化锆陶瓷的方法，(1)将湿化学法生产的部 分稳定四方晶相的氧化锆微粉在600-800℃下煅烧1-3小时进行预处理，(2)预处理后的氧化锆微粉加入球磨机，然后以氧化锆粉体重量为基础计算按重量百分 比加入分散剂1-3％、溶剂50-60％、均化剂0.5-3％，球磨10小时制成一次浆料。 再在上述一次料浆中分别加入增塑剂2-8％，粘接剂3-10％后二次球磨10小时制 成流延料浆，上述分散剂为蓖麻油或磷酸酯，粘接剂为为聚乙烯醇缩丁醛，增塑 剂为邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯的混合物，重量比1∶1，溶剂为无 水乙醇，均化剂为环己酮，(3)球磨后的流延浆料经过真空搅拌除泡10-30 分钟，控制浆料粘度10000-30000mPa.s，然后在大型流延机上进行流延，同时 在60℃-100℃下干燥2-3小时，制备成氧化锆陶瓷生坯，流延后的生坯放在承 烧板上以0.5-1.5℃/min的升温速率从室温升到600℃，保温4小时排胶，然后 在小于1540℃下烧结2-4小时。

中国专利201210445355.2提供了一种片式氧化锆传感器的低温共烧方法，所述方法包括：在氧化钇稳定氧化锆中加入低熔点、具有离子导电性的玻璃粉，配制浆料；将浆料流延成型，切割，冲过孔、参比气体通道、气体室等；印刷Pt等贵金属电极，叠层热压，并在1000℃～1200℃下共烧0.5～4小时。

中国专利201210229317.3提供了一种片状氧化锆陶瓷的涂布制备方法，包括以下步骤：提供质量百分比为60-65%的氧化锆陶瓷粉、质量百分比为20-25%的有机溶剂、质量百分比为1.2-1.8%的分散剂、质量百分比为4.0-6.0%的粘结剂、质量百分比为2.5-7.0%的增塑剂；所述有机溶剂采用二元共沸混合有机溶剂体系，如丁酮和乙醇；所述分散剂采用两种，如鱼油和油酸；所述粘结剂采用分子链长和分子链短的两种不同的聚乙烯醇缩丁醛（PVB）；所述增塑剂采用聚乙二醇（PEG）和邻苯二甲酸二丁酯（DBP）。