[发明专利]氧化锆陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷产品领域，尤其涉及一种氧化锆陶瓷及其制备方法。

背景技术

氧化锆陶瓷作为一种传统的结构陶瓷已经广泛应用于各个领域，其中氧化钇稳定的四方氧化锆陶瓷(Y-TZP)凭借其特有的相变增韧机制，力学性能最为优异，已经成功应用于全瓷牙、陶瓷刀具等领域。目前，随着消费品电子行业的不断发展以及智能穿戴的兴起，氧化锆陶瓷凭借其高强度、高硬度、高耐磨，以及与常用金属和塑料迥然不同的手感，逐渐获得了越多越多的关注。智能手机、智能手表的外壳和后盖正在向轻量、薄壁发展，氧化锆陶瓷如果要在这些方面得到应用，必须克服脆性大、易碎裂的问题。目前，市售的普通3Y-TZP粉体制成的氧化锆陶瓷强度可达1000MPa以上，断裂韧性高于5MPa·m^1/2，显微维式硬度大于12GPa，能够满足大部分条件下的使用，但无法满足手机或手表外壳的要求，在实际使用过程中会发生跌落碎裂等不良情况。

因此，有必要提供一种新的氧化锆陶瓷的制备方法以解决上述问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种可分段组装、组装效率高且具有防水功能的氧化锆陶瓷及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种氧化锆陶瓷，按照质量百分比计，包括：94％～96％氧化锆，2.5％～3.5％的稳定剂，0.5％～3.5％的添加剂，其中，所述稳定剂选自Y₂O₃和CeO₂中的至少一种；所述添加剂选自Al₂O₃，TiO₂或SiO₂中的至少一种。

优选的，所述添加剂的含量为0.5％～2％。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种氧化锆陶瓷的制备方法，包括如下步骤：

提供粉料：所述粉料，按质量百分比计，包括：94％～96％氧化锆，2.5％～3.5％的稳定剂，0.5％～3.5％的添加剂，其中，所述稳定剂选自Y2O3和CeO2中的至少一种；所述添加剂选自Al2O3，TiO2或SiO2中的至少一种；

配制浆料：向所述粉料中加入溶剂、粘接剂、增塑剂和分散剂制备陶瓷浆料；

流延成型：将上述陶瓷浆料流延形成陶瓷膜片；

叠层：将流延成型的陶瓷膜片叠层形成预定厚度的陶瓷坯体；

脱脂：将所述陶瓷坯体置于高温环境中脱去有机物；

烧结：将经过脱脂的陶瓷坯体在高温下烧结并保温得到陶瓷烧结体。

优选的，所述添加剂的含量为0.5～2％。

优选的，所述粉料的粉体粒度为0.05～0.8μm，比表面积为5～15m²/g。

优选的，所述流延成型的陶瓷膜片厚度为30～300μm。

优选的，所述脱脂为：将所述陶瓷坯体置于排胶炉中在400℃～700℃的环境下进行脱脂。

优选的，所述烧结为在1200℃～1400℃环境中保温1～3h。

相较于现有技术，本发明的氧化锆陶瓷采用特定的粉料，包括特定成分和比例的稳定剂和添加剂，可以有效降低烧结温度，烧结后得到的氧化锆陶瓷强度大于1200MPa，断裂韧性在12MPa·m^1/2以上，显微维式硬度大于12GPa。本发明氧化锆陶瓷制成的手机和手表后壳，在实际使用过程中多次跌落不碎裂，能够满足使用要求。

附图说明

图1为本发明氧化锆陶瓷的制备方法的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。参照附图1，本发明提供一种氧化锆陶瓷及其制备方法，该氧化锆陶瓷的制备方法采用为Y-TZP(氧化钇稳定的四方氧化锆多晶陶瓷材料)的制备方法，使得制备的氧化锆陶瓷其具备强度高，韧性强，硬度大的特点，可以满足多次跌落不破裂。

具体方法包括如下步骤：

步骤S1，提供粉料：粉料中包括94％～96％氧化锆粉体、2.5％～3.5％的稳定剂和0.5％～3.5％的添加剂，优选地，添加剂的含量为0.5％～2％；

其中稳定剂由Y₂O₃和CeO₂中的一种或两种组成，并进一步在氧化锆粉体和稳定剂中加入Al₂O₃，TiO₂，SiO₂中的一种或几种作为添加剂。这是为了降低氧化锆粉体的烧结温度，具体在本实施方式中，可以从1500℃降至1200℃～1400℃。