[发明专利]一种氧化锆纤维增韧氧化锆陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种氧化锆纤维增韧氧化锆陶瓷材料及其制备方法，通过如下方法制得：将氧化锆纤维短切丝，和氧化锆粉料混合均匀，加入一定量的粘结剂、结合剂和润滑剂，制备出氧化锆纤维掺加的氧化锆陶瓷坯料；然后制成符合形状要求的氧化锆坯体；在氧化锆坯体表面涂覆氧化锆溶胶、干燥、入窑烧制，得到氧化锆纤维增韧氧化锆陶瓷材料，致密的氧化锆“类釉层”提高陶瓷制品的表面强度和抗摩擦性。本发明制备的氧化锆材料断裂韧性好、抗冲击性能高，大大避免消费电子陶瓷结构件的碎裂和刮花现象，延长使用寿命。加工成消费电子陶瓷结构件具有更出色的外观、更细腻的质感、更强的耐磨抗刮性、耐摔性，更好的满足以智能手机为代表的消费电子产品的要求。

技术领域

本发明属于消费电子陶瓷结构件材料技术领域，具体涉及一种氧化锆纤维增韧氧化锆陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

氧化锆陶瓷具有高强度、高硬度、耐高温、耐酸碱腐蚀及高化学稳定性等优异性质，是一种新型高技术陶瓷，同时还具有良好的人体亲肤性。随着以智能手机为代表的消费电子产品的发展，氧化锆陶瓷在该领域的应用越来越广泛。目前最主要的应用领域是后盖，这是对塑料、玻璃、金属材料的升级和补充。其次是用于指纹识别的贴片或可穿戴设备的外壳，主要受益于指纹识别器装机率的提升和对蓝宝石的替代。最后是用于锁屏和音量键等小型结构件，这是对功能机时代就有的陶瓷按键业务的延续。氧化锆陶瓷不会对信号产生屏蔽，其介电常数是玻璃材质的2倍，信号穿透性更好，抗弯强度、抗热振性等性能更加优异，比金属和玻璃材质更加符合5G通信的要求。所以，5G通信的到来将在客观上促进陶瓷机壳的普及。随着全球移动消费电子的快速发展，消费电子氧化锆陶瓷结构件的需求也与日俱增。

氧化锆陶瓷同玻璃和其他陶瓷材料相比虽然相对韧性大，但仍然存在脆性大，抗冲击能力差的缺点，影响了氧化锆陶瓷材料在消费电子领域的使用范围。只有进一步改善氧化锆陶瓷的断裂韧性，实现材料强韧化，提高其可靠性和使用寿命，才能使氧化锆陶瓷材料更符合以智能手机为代表的消费电子产品的要求。

发明内容

为了解决上述缺陷，本发明提供了一种氧化锆纤维增韧氧化锆陶瓷材料及其制备方法，提高了氧化锆陶瓷材料的整体韧性。

一种氧化锆纤维增韧氧化锆陶瓷材料，该材料包括制备氧化锆陶瓷的氧化锆纤维、氧化锆粉料、粘结剂、结合剂和润滑剂，其特征在于：采用2~4%摩尔氧化钇稳定氧化锆纤维；在制成的中间体氧化锆坯体表面涂覆氧化锆溶胶。

进一步的，为了达到更好地效果，氧化锆纤维、氧化锆粉料、粘结剂、结合剂和润滑剂混合时，各自的质量分数为：氧化锆纤维5~10%，氧化锆粉料80~90%，粘结剂3~5%，结合剂2~5%，润滑剂2~5%。

进一步的，所述氧化锆粉料为市售品或者通过共沉淀法、水热法、前驱体法中的一种方法制备；优选采用2~4%摩尔氧化钇稳定氧化锆粉料，粉料粒径为50~500nm。

进一步的，所述粘结剂为氧化锆溶胶。

进一步的，所述结合剂为石蜡、聚丙稀或者环氧树脂、聚苯乙稀或者水、甲基纤维素、甘油组合中的一种，结合剂纯度大于99%。

进一步的，所述润滑剂为硬脂酸或者石蜡；润滑剂纯度大于99%。

一种氧化锆纤维增韧氧化锆陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将氧化锆纤维短切丝，然后和氧化锆粉料混合均匀，加入一定量的高温粘结剂、结合剂和润滑剂，制备出氧化锆纤维掺加的氧化锆陶瓷坯料；

（2）通过压制成型、注射成型或者流延成型方法制成符合形状要求的氧化锆坯体；

（3）氧化锆坯体表面涂覆氧化锆溶胶、干燥、入窑烧制，得到氧化锆纤维增韧氧化锆陶瓷材料。

进一步的，为了使纤维与氧化锆粉混合均匀，需将长氧化锆纤维短切成短丝，达到所需长度，氧化锆纤维短丝长径比30:1~100:1。