專利名稱：一種氧化鋯陶瓷制品的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種氧化鋯陶瓷制品技術，特別是一種氧化鋯陶瓷制品的制備方法。
技術背景
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程中由于溫度的變化會引起氧化鋯晶相的變化，晶相的變化會引起密度和體積的變化，這些密度和體積變化會導致氧化鋯制品的破壞。因此制備氧化鋯制品時通過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；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、磨細成所需的粒度；4)經(jīng)配料、混合，并成型成坯體；5)經(jīng)高溫燒結成氧化鋯制品。該方法的缺點是1)工序復雜，過程繁瑣，容易參雜；2)兩次高溫處理，能耗大，成本高；3)燒結困難，燒結溫度都在 1750°C 以上。
新型精細氧化鋯陶瓷制品的制備方法是1)用氯氧化鋯(ZrOCl2 · 8H20)通過濕化學法(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)過機械壓制、等靜壓、 注射等成型方法成型；3)在較低的溫度下(145(T160(TC)燒結成制品。此方法的優(yōu)點是1) 制品的強度、密度很高，性能非常優(yōu)良；2)通過對內(nèi)部結構的控制可以有效地提高氧化鋯陶瓷的韌性3)粉料的化學活性高，燒結溫度低。其缺點是1)粉料的制備過程條件控制要求較高，容易出現(xiàn)性能波動；2)生產(chǎn)效率較低，制造成本較高；3)燒結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)明所要解決的技術問題是提供一種氧化鋯陶瓷制品的制備方法，無需經(jīng)過高溫預先穩(wěn)定，使粉料具有較高的化學活性，燒結溫度較低；并通過對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程中形成晶相相對穩(wěn)定的氧化鋯制品。
為了實現(xiàn)解決上述技術問題的目的，本發(fā)明采用了如下技術方案本發(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質量含量為99. (Γ99. 5% ；氧化釔——Y2O3質量含量為99. 9% ；氧化鎂——MgO質量含量> 97% ；2)配料按以下配方配料單斜ZrO2——質量百分比84 97% ；氧化釔——質量百分比(Γ15% ；氧化鎂——質量百分比(Γ3% ；3)磨細將所配的原料一同放入球磨機中混合磨細，磨細至顆粒度< 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的原料裝入橡膠模具中，再將模具放入等靜壓機加壓成型；成型壓力為18(T220Mpa，保壓3 5min，卸壓、出模后，經(jīng)機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的料缸中并通過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，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，取出坯體；熱壓鑄成型適合于成型小型的、外形及內(nèi)部結構復雜的、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。其關鍵技術是1)采用機械磨細的方法可是原料的粒度達到微米級；2)無需經(jīng)過預先高溫穩(wěn)定，使粉料具有較高的化學活性，因而燒結溫度較低；3)通過對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程中形成晶相相對穩(wěn)定的氧化鋯制品。
通過采用上述技術方案，本發(fā)明具有以下的有益效果1)以最簡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；2)無需經(jīng)過預先高溫穩(wěn)定，可節(jié)省能源約 50% ；3)制品的化學組成和晶相組成一致性很強，使得制品的質量穩(wěn)定性很高；4)制備過程不會帶入其它雜質；5)制品的生產(chǎn)成本很低，估計本專利制品的生產(chǎn)成本是傳統(tǒng)工藝制品的50%，是新型精細陶瓷制品的30%。
具體實施方式
下面結合實施例對本專利進一步解釋說明。但本專利的保護范圍不限于具體的實施方式。
I)原料單斜氧化鋯——ZrO2含量> 99% (質量)氧化釔——Y2O3含量彡99. 9% (質量)氧化鎂——MgO含量彡97%2)配料
權利要求
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——質量百分比84 97% ； 氧化釔——質量百分比(Γ15% ； 氧化鎂——質量百分比(Γ3% ； 3)磨細 將所配的原料一同放入球磨機中混合磨細，磨細至顆粒度< 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的原料裝入橡膠模具中，再將模具放入等靜壓機加壓成型；成型壓力為18(T220Mpa，保壓3 5min，卸壓、出模后，經(jīng)機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的料缸中并通過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，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，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質量含量為99. (Γ99. 5% ;氧化釔——Y2O3質量含量為99. 9% ;氧化鎂——MgO質量含量彡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；無需經(jīng)過預先高溫穩(wěn)定，可節(jié)省能源約50%；制品的化學組成和晶相組成一致性很強，制品的質量穩(wěn)定性高；制備過程不會帶入其它雜質；生產(chǎn)成本低，是傳統(tǒng)工藝制品的50%，是新型精細陶瓷制品的30%。
文檔編號C04B35/622GK102976762SQ20121043987
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月7日 優(yōu)先權日2012年11月7日
發(fā)明者雷復興, 孫學義, 張拯 申請人:洛陽北苑特種陶瓷有限公司