專(zhuān)利名稱：一種氧化鋯陶瓷制品的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化鋯陶瓷制品技術(shù)，特別是一種氧化鋯陶瓷制品的制備方法。
技術(shù)背景
眾所周知，氧化鋯具有三種晶相單斜相、四方相和立方相。在制備和使用氧化鋯陶瓷的過(guò)程中由于溫度的變化會(huì)引起氧化鋯晶相的變化，晶相的變化會(huì)引起密度和體積的變化，這些密度和體積變化會(huì)導(dǎo)致氧化鋯制品的破壞。因此制備氧化鋯制品時(shí)通過(guò)加入晶相為立方晶相的氧化物(如氧化鈣、氧化鎂、氧化釔、氧化鈰等)作為穩(wěn)定劑，經(jīng)高溫處理使其形成晶相相對(duì)穩(wěn)定的四方相氧化鋯或立方相氧化鋯。
傳統(tǒng)氧化鋯陶瓷制品的制備方法是1)將單斜相氧化鋯原料與穩(wěn)定劑混合磨細(xì)；2)經(jīng)高溫煅燒或熔融使其成為穩(wěn)定氧化鋯；3)將煅燒塊或熔塊破碎、磨細(xì)成所需的粒度；4)經(jīng)配料、混合，并成型成坯體；5)經(jīng)高溫?zé)Y(jié)成氧化鋯制品。該方法的缺點(diǎn)是1)工序復(fù)雜，過(guò)程繁瑣，容易參雜；2)兩次高溫處理，能耗大，成本高；3)燒結(jié)困難，燒結(jié)溫度都在 1750°C 以上。
新型精細(xì)氧化鋯陶瓷制品的制備方法是1)用氯氧化鋯(ZrOCl2 · 8H20)通過(guò)濕化學(xué)法(共沉淀法、水熱分解法等)制備穩(wěn)定氧化鋯微粉或納米粉；2)經(jīng)過(guò)機(jī)械壓制、等靜壓、 注射等成型方法成型；3)在較低的溫度下(145(T160(TC)燒結(jié)成制品。此方法的優(yōu)點(diǎn)是1) 制品的強(qiáng)度、密度很高，性能非常優(yōu)良；2)通過(guò)對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的控制可以有效地提高氧化鋯陶瓷的韌性3)粉料的化學(xué)活性高，燒結(jié)溫度低。其缺點(diǎn)是1)粉料的制備過(guò)程條件控制要求較高，容易出現(xiàn)性能波動(dòng)；2)生產(chǎn)效率較低，制造成本較高；3)燒結(jié)制品是體積收縮較大， 制作大型制品比較困難。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種氧化鋯陶瓷制品的制備方法，無(wú)需經(jīng)過(guò)高溫預(yù)先穩(wěn)定，使粉料具有較高的化學(xué)活性，燒結(jié)溫度較低；并通過(guò)對(duì)單斜氧化鋯原料與所添加的穩(wěn)定劑的合理組合，使其在最終的煅燒過(guò)程中形成晶相相對(duì)穩(wěn)定的氧化鋯制品。
為了實(shí)現(xiàn)解決上述技術(shù)問(wèn)題的目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案本發(fā)明的一種氧化鋯陶瓷制品的制備方法，特征在于制備工藝如下1)原料選擇選擇的原料規(guī)格為單斜氧化鋯——ZrO2質(zhì)量含量為99. (Γ99. 5% ；氧化釔——Y2O3質(zhì)量含量為99. 9% ；氧化鎂——MgO質(zhì)量含量> 97% ；2)配料按以下配方配料單斜ZrO2——質(zhì)量百分比84 97% ；氧化釔——質(zhì)量百分比(Γ15% ；氧化鎂——質(zhì)量百分比(Γ3% ；3)磨細(xì)將所配的原料一同放入球磨機(jī)中混合磨細(xì)，磨細(xì)至顆粒度< 20微米；4)成型采用等靜壓成型或者熱壓鑄成型等靜壓成型工藝為將所磨細(xì)的原料裝入橡膠模具中，再將模具放入等靜壓機(jī)加壓成型；成型壓力為18(T220Mpa，保壓3 5min，卸壓、出模后，經(jīng)機(jī)械加工或手工打磨整形，得到成型坯體。等靜壓成型適合于加工幾何尺寸較大、外形簡(jiǎn)單的圓柱形、方塊形及厚壁型制品;熱壓鑄成型工藝為將所磨細(xì)的原料伴入經(jīng)加熱熔化的石蠟熔液中并攪拌成均勻的蠟漿，外加的石蠟所占的比例為原料單斜氧化鋯、氧化釔、氧化鎂總重量的12% ;將蠟漿倒入熱壓鑄機(jī)的料缸中并通過(guò)壓縮空氣將蠟漿注入金屬模具中，待蠟漿冷卻凝固后將凝固坯體從模具中取出，得到成型坯體；將成型坯體埋入另行準(zhǔn)備的氧化鋯粉或氧化鋁粉中，并放入加熱爐中加熱脫蠟，先后經(jīng)過(guò)低溫脫蠟和高溫脫蠟；低溫脫蠟的最終溫度為18(T250°C， 保溫rshr后停爐，待自然冷卻到室溫時(shí)，取出坯體；高溫脫蠟的最終溫度為90(Γ1200 并保溫rehr停爐，待自然冷卻到室溫時(shí)，取出坯體；熱壓鑄成型適合于成型小型的、外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的、薄壁型的制品；5)燒成將等靜壓成型坯體或熱壓鑄成型排蠟后的坯體清理干凈，并裝入高溫爐中煅燒，煅燒溫度為160(Tl700°C，保溫3 6hr，得到氧化鋯陶瓷制品。
本發(fā)明的氧化鋯陶瓷制品的制備方法是介于傳統(tǒng)氧化鋯制品的制備方法和新型精細(xì)氧化鋯陶瓷制品的制備方法兩種方法之間的一種工藝技術(shù)。其關(guān)鍵技術(shù)是1)采用機(jī)械磨細(xì)的方法可是原料的粒度達(dá)到微米級(jí)；2)無(wú)需經(jīng)過(guò)預(yù)先高溫穩(wěn)定，使粉料具有較高的化學(xué)活性，因而燒結(jié)溫度較低；3)通過(guò)對(duì)單斜氧化鋯原料與所添加的穩(wěn)定劑的合理組合，使其在最終的煅燒過(guò)程中形成晶相相對(duì)穩(wěn)定的氧化鋯制品。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的有益效果1)以最簡(jiǎn)單的工藝流程獲得超越傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的氧化鋯制品的性能指標(biāo)；2)無(wú)需經(jīng)過(guò)預(yù)先高溫穩(wěn)定，可節(jié)省能源約 50% ；3)制品的化學(xué)組成和晶相組成一致性很強(qiáng)，使得制品的質(zhì)量穩(wěn)定性很高；4)制備過(guò)程不會(huì)帶入其它雜質(zhì)；5)制品的生產(chǎn)成本很低，估計(jì)本專(zhuān)利制品的生產(chǎn)成本是傳統(tǒng)工藝制品的50%，是新型精細(xì)陶瓷制品的30%。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本專(zhuān)利進(jìn)一步解釋說(shuō)明。但本專(zhuān)利的保護(hù)范圍不限于具體的實(shí)施方式。
I)原料單斜氧化鋯——ZrO2含量> 99% (質(zhì)量)氧化釔——Y2O3含量彡99. 9% (質(zhì)量)氧化鎂——MgO含量彡97%2)配料
權(quán)利要求
1.一種氧化鋯陶瓷制品的制備方法，其特征是制備工藝如下 1)原料選擇 選擇的原料為單斜氧化鋯、氧化釔、氧化鎂； 2)配料 按以下配方配料 單斜ZrO2——質(zhì)量百分比84 97% ； 氧化釔——質(zhì)量百分比(Γ15% ； 氧化鎂——質(zhì)量百分比(Γ3% ； 3)磨細(xì) 將所配的原料一同放入球磨機(jī)中混合磨細(xì)，磨細(xì)至顆粒度< 20微米； 4)成型采用等靜壓成型或者熱壓鑄成型 等靜壓成型工藝為將所磨細(xì)的原料裝入橡膠模具中，再將模具放入等靜壓機(jī)加壓成型；成型壓力為18(T220Mpa，保壓3 5min，卸壓、出模后，經(jīng)機(jī)械加工或手工打磨整形，得到成型坯體； 熱壓鑄成型工藝為將所磨細(xì)的原料伴入經(jīng)加熱熔化的石蠟熔液中并攪拌成均勻的蠟漿，外加的石蠟所占的比例為原料單斜氧化鋯、氧化釔、氧化鎂總重量的12% ;將蠟漿倒入熱壓鑄機(jī)的料缸中并通過(guò)壓縮空氣將蠟漿注入金屬模具中，待蠟漿冷卻凝固后將凝固坯體從模具中取出，得到成型坯體；將成型坯體埋入另行準(zhǔn)備的氧化鋯粉或氧化鋁粉中，并放入加熱爐中加熱脫蠟，先后經(jīng)過(guò)低溫脫蠟和高溫脫蠟；低溫脫蠟的最終溫度為18(T250°C，保溫rshr后停爐，待自然冷卻到室溫時(shí)，取出坯體；高溫脫蠟的最終溫度為90(Γ1200 并保溫rehr停爐，待自然冷卻到室溫時(shí)，取出坯體； 5)燒成 將等靜壓成型坯體或熱壓鑄成型排蠟后的坯體清理干凈，并裝入高溫爐中煅燒，煅燒溫度為160(Tl700°C，保溫3 6hr，得到氧化鋯陶瓷制品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述氧化鋯陶瓷制品的制備方法，其特征是原料單斜氧化鋯、氧化釔、氧化鎂的規(guī)格為單斜氧化鋯——ZrO2質(zhì)量含量為99. (Γ99. 5% ;氧化釔——Y2O3質(zhì)量含量為99. 9% ;氧化鎂——MgO質(zhì)量含量彡97%。
全文摘要
本本發(fā)明介紹了一種氧化鋯陶瓷制品的制備方法，原料為單斜84~97%氧化鋯、0~15%氧化釔、0~3%氧化鎂；將原料磨細(xì)至顆粒度≤20微米；采用等靜壓成型或者熱壓鑄成型；將等靜壓成型坯體或熱壓鑄成型排蠟后的坯體清理干凈，并裝入高溫爐中煅燒，煅燒溫度為1600~1700℃，保溫3~6hr，得到制品。本發(fā)明以最簡(jiǎn)單的工藝流程獲得超越傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的氧化鋯制品指標(biāo)；無(wú)需經(jīng)過(guò)預(yù)先高溫穩(wěn)定，可節(jié)省能源約50%；制品的化學(xué)組成和晶相組成一致性很強(qiáng)，制品的質(zhì)量穩(wěn)定性高；制備過(guò)程不會(huì)帶入其它雜質(zhì)；生產(chǎn)成本低，是傳統(tǒng)工藝制品的50%，是新型精細(xì)陶瓷制品的30%。
文檔編號(hào)C04B35/622GK102976762SQ20121043987
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月7日
發(fā)明者雷復(fù)興, 孫學(xué)義, 張拯 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)北苑特種陶瓷有限公司