[发明专利]一种掺杂氧化锆的氧化铝陶瓷及其制备方法

说明书

本发明涉及陶瓷材料领域，提供一种掺杂氧化锆的氧化铝陶瓷及其制备方法，所述氧化铝陶瓷由以下重量份的各原料制成：氧化铝粉75～95份、氧化锆5～15份、硼酸铝晶须2～6份、烧结助剂6～12份、分散剂0.8～2份、粘结剂2.1～8.4份、溶剂18～36份，所述烧结助剂为二氧化钛与无碱铝硅玻璃的混合物。其克服现有技术采用单一增韧方式无法满足高质量陶瓷材料要求的问题。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料领域，尤其涉及一种掺杂氧化锆的氧化铝陶瓷及其制备方法。

背景技术

结构陶瓷材料凭借着高硬度、高强度、耐高温、耐腐蚀、耐磨性以及化学稳定性好等众多优良的性能受到医疗、航天航空、新能源、发动机、切削工具、电子信息等众多领域的亲睐，成为工业技术领域和人类日常生活不可或缺的关键材料。然而结构陶瓷存在脆性大的缺点，会在毫无征兆的情况下发生脆性断裂，这很大程度上限制了陶瓷材料的应用，尤其是在重要构件中的大规模应用。氧化铝陶瓷是目前新材料中研究最多、应用最广泛的一类氧化物陶瓷，提高氧化铝陶瓷的断裂韧性对其更为广泛的应用具有重大意义。

中国专利申请号：201811290039.6公开了一种氧化铝复相陶瓷绝缘件及其制备方法，制备所述氧化铝复相陶瓷绝缘件的原料包括α相氧化铝、纳米氧化锆和烧助剂，所述纳米氧化锆的重量占所述α相氧化铝和所述纳米氧化锆的重量之和的15～35％，所述烧结助剂的重量占所述α相氧化铝和所述纳米氧化锆的重量之和的8～10％，所述烧结助剂包括氧化钇、氧化钙和氧化镁。该氧化铝复相陶瓷绝缘件以α－Al₂O₃为基体材料，添加适量的纳米氧化锆和烧结助剂，利用ZrO₂的相变增韧提高Al₂O₃复相陶瓷绝缘件的断裂韧性和抗热冲击性能，使Al₂O₃复相陶瓷绝缘件同时具有良好的抗热冲击性能和较高的机械强度。各种增韧方式固然能够改善陶瓷材料的断裂韧性，但均存在一定程度的不足，比如颗粒弥散增韧的增韧效果不显著；比如相变增韧对温度很敏感，在高温下会失去增韧效果；再比如晶须增韧存在分散工艺复杂，难烧结致密化，增强相与基体复杂的界面相容性问题。

发明内容

因此，针对以上内容，本发明提供一种掺杂氧化锆的氧化铝陶瓷，利用氧化锆和硼酸铝晶须协同增韧氧化铝陶瓷材料，进一步提高增韧效果，克服现有技术单一增韧方式存在的不足。

本发明的另一个目的在于提供该掺杂氧化锆的氧化铝陶瓷的制备方法。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种掺杂氧化锆的氧化铝陶瓷，所述氧化铝陶瓷由以下重量份的各原料制成：氧化铝粉75～95份、氧化锆5～15份、硼酸铝晶须2～6份、烧结助剂6～12份、分散剂0.8～2份、粘结剂2.1～8.4份、溶剂18～36份，所述烧结助剂为二氧化钛与无碱铝硅玻璃的混合物，所述氧化锆为氧化钇稳定的氧化锆，氧化铝粉为α－氧化铝。

进一步的改进是：所述无碱铝硅玻璃由氧化铝、二氧化硅和氧化锌组成，各组分的配比为：氧化铝20～25wt.％，二氧化硅56～64wt.％，氧化锌11～24wt.％。

进一步的改进是：所述二氧化钛与无碱铝硅玻璃的质量比为1：0.8～2。

进一步的改进是：所述粘结剂为聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、羧丙基甲基纤维素中的一种或两种以上的混合物。

进一步的改进是：所述分散剂为聚丙烯酸钠、环烷油、聚乙二醇中的任意一种。

进一步的改进是：所述溶剂为异丙醇、乙酸丁酯、乙醇中的一种或两种以上的混合物。

进一步的改进是：所述氧化铝陶瓷的原料还包括1.5～6份增塑剂。

本发明还提供该氧化铝陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

(1)根据配方比例称取各原料，备用；