[发明专利]氧化锆陶瓷制品及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化锆陶瓷制品及其制备方法，该陶瓷制品包括氧化锆陶瓷本体，氧化锆陶瓷本体的表层为全稳定氧化锆层，且氧化锆陶瓷本体的表层上还具有一层涂覆后经过热处理的保护膜，保护膜的化学成分包括Y₂O₃、CeO₂、MgO、CaO和Yb₂O₃中的一种或两种或两种以上的组合。全稳定氧化锆层包括相互连接的由离子注入技术注入形成的第一全稳定氧化锆层和保护膜经过热处理后离子扩散形成的第二全稳定氧化锆层。通过离子注入技术在陶瓷表面注入离子，以及保护膜离子扩散共同形成的由表及里具有一定厚度的全稳定氧化锆层，即可使得到的氧化锆陶瓷制品具有优异的抗水热老化性能。

技术领域

本发明涉及陶瓷技术领域，具体而言，涉及氧化锆陶瓷制品及其制备方法。

背景技术

在结构陶瓷方面，由于氧化锆陶瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性优异的隔热性能等优点，因此被广泛应用于结构陶瓷领域。氧化锆有三种晶型：单斜相、四方相、立方相。常温下，氧化锆以单斜相存在。氧化锆在烧结过程中，会发生单斜相向四方相转变，产生3～5％的体积变化，故纯氧化锆制品会因相变开裂而失去价值。室温下存在的四方相氧化锆为亚稳态(TZP)，在水气存在环境中，TZP陶瓷会自发发生四方相到单斜相的转变，导致其性能显著下降，即“水热老化”现象，严重影响其使用。

发明内容

本发明的目的包括提供一种氧化锆陶瓷制品及其制备方法，以提高氧化锆陶瓷的抗水热老化性能。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

一方面，本发明提供了一种氧化锆陶瓷制品，其包括氧化锆陶瓷本体，氧化锆陶瓷本体的表层为全稳定氧化锆层，且氧化锆陶瓷本体的表层上还具有一层涂覆后在表层上再经过热处理的保护膜，保护膜的化学成分包括Y₂O₃、CeO₂、MgO、CaO和Yb₂O₃中的一种或两种或两种以上的组合，全稳定氧化锆层包括相互连接的第一全稳定氧化锆层和第二全稳定氧化锆层，第一全稳定氧化锆层由离子注入技术注入离子形成，第二全稳定氧化锆层由保护膜经过热处理后离子扩散形成。可选地，保护膜的厚度小于或等于5μm。

进一步可选地，保护膜的厚度为0.5～5μm。

可选地，保护膜的化学成分为Y₂O₃和CeO₂的组合。

另一方面，本发明还提供了一种氧化锆陶瓷制品的制备方法，其包括：

利用离子注入技术在对氧化锆陶瓷本体的表层内注入离子，以在表层内形成第一全稳定氧化锆层；

再在经离子注入后的氧化锆陶瓷本体表面涂覆一层保护膜，进行热处理，在氧化锆陶瓷本体的表层内形成第二全稳定氧化锆层，且第二全稳定氧化锆层与第一全稳定氧化锆层连接；

其中，保护膜的化学成分包括Y₂O₃、CeO₂、MgO、CaO和Yb₂O₃中的一种或两种或两种以上的组合。

可选地，上述离子注入技术注入的离子包括Y离子、Ce离子、Mg离子、Ca离子和Yb离子中的一种或两种或两种以上的组合。

可选地，上述离子注入的最大深度为0.2～1μm。

可选地，上述离子注入的最大深度为0.5～1μm。

可选地，上述离子注入的最大深度为0.7～0.9μm。