[发明专利]一种Y2O3与ZrO2复合陶瓷管及其制备该陶瓷管的方法

权利要求书

1.一种Y₂O₃与ZrO₂复合陶瓷管，其特征在于：该陶瓷管为双层结构，即由ZrO₂外层管(1)和Y₂O₃内层(2)构成，Y₂O₃内层(2)采用注浆成型方法制备在ZrO₂外层管(1)的内壁；ZrO₂外层管(1)的厚度记为D，Y₂O₃内层(2)的厚度记为d，则d＝0.005D～0.5D。

2.根据权利要求1所述的Y₂O₃与ZrO₂复合陶瓷管，其特征在于：该陶瓷管的工作温度能够达到2000℃。

3.根据权利要求1所述的Y₂O₃与ZrO₂复合陶瓷管，其特征在于：该陶瓷管能够用于高活性金属及合金的定向凝固成型。

4.一种采用注浆成型工艺制作如权利要求1所述的Y₂O₃与ZrO₂复合陶瓷管的方法，其特征在于有下列步骤：

第一步：ZrO₂外层管浆料的配制

ZrO₂外层管浆料由氧化钇稳定的ZrO₂粉、分散剂、粘结剂和去离子水组成，其中，100ml的去离子水中加入261.43g～406.67g的氧化钇稳定的ZrO₂粉、2.55g～4.20g的分散剂和2.10g～3.25g的粘结剂；将氧化钇稳定的ZrO₂粉与分散剂、粘结剂和去离子水混合后，用锆球在球磨机上球磨24～36h，得到最大粒径为3μm的ZrO₂外层管浆料；

所述分散剂为聚丙烯酸铵或者阿拉伯树胶；

所述粘结剂为聚乙烯醇或者羧甲基纤维素；

第二步：Y₂O₃内层浆料的配制

Y₂O₃内层浆料由Y₂O₃多级粉、分散剂、粘结剂和去离子水组成，各组分经充分混合后得到流动性良好的浆料，其中，100ml的去离子水中加入125.00g～409.09g的Y₂O₃多级粉、1.00g～5.15g的分散剂和0.80g～3.24g的粘结剂；

所述分散剂为聚丙烯酸铵或者阿拉伯树胶；

所述粘结剂为聚乙烯醇或者羧甲基纤维素；

100g的Y₂O₃多级粉中包含有粒径为5μm的Y₂O₃粉料50g～80g、粒径为25μm的Y₂O₃粉料5g～30g和余量的粒径为45μm的Y₂O₃粉料；

第三步：ZrO₂外层管的制备

步骤(A)，将第一步配得的ZrO₂外层管浆料加入到注浆成型机中，将石膏模具(11)安装在注浆成型机的夹具上，调节排浆量，开始向模腔(12)中注满ZrO₂外层管浆料后静置2～10min，然后倒置石膏模具(11)，排出模腔(12)中的余浆；最后脱模得到ZrO₂外层管生坯；

所述注浆成型机的排浆量为10L/min～20L/min；

步骤(B)将ZrO₂外层管生坯在25℃的干燥室内干燥2～3天后，再在120℃的烘箱内高温干燥24～36h后制得干燥ZrO₂外层管生坯；

步骤(C)将干燥ZrO₂外层管生坯放入烧结炉中，烧制时间为20～36h，烧结温度为1320℃～1520℃，制得气孔率为20％～40％的ZrO₂素烧管；

步骤(D)将ZrO₂素烧管放入超声清洗槽中，超声10～20min后取出；

步骤(E)将超声清洗后的ZrO₂素烧管放入120℃的烘箱内高温干燥3～5h后制得ZrO₂外层管；

第四步：双层陶瓷管的制备

步骤(a)将第三步制得的ZrO₂外层管(1)的下端口用塞子封上，再将第二步配得的Y₂O₃内层浆料由ZrO₂外层管(1)的通孔(13)注入，注满通孔(13)后静置0.5～2min，然后倒置ZrO₂外层管(1)，排出通孔(13)中的余浆，去除塞子，得到第一生坯；

步骤(b)将第一生坯在25℃的干燥室内干燥1～2天后，再在120℃的烘箱内高温干燥10～24h后制得第二生坯；

步骤(c)将第二生坯放入烧结炉中，烧制时间为40～110h，烧结温度为1600℃～1800℃，制得Y₂O₃与ZrO₂复合陶瓷管。