[发明专利]防静电陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷材料领域，特别是涉及一种防静电陶瓷及其制备方法。

背景技术

目前为止，许多防静电产品使用的都是环氧和三聚氰氨、PVC(聚氯乙烯)、橡胶等材料，而相对于其它防静电材料，防静电陶瓷在耐久性、耐腐蚀、抗老化、耐磨、抗压、防水等方面具有更突出的表现，此外，防静电陶瓷还具有美观、防污染、防火、防滑等特点，从而使得防静电陶瓷被广泛地应用在医疗器材、能源、航空航天、电子、石油化工及民用生活等领域，因而，制备出高稳定性能的防静电陶瓷具有重大的实际应用价值和应用前景。

目前，生产防静电陶瓷主要是使用锑掺杂氧化锡(ATO)为导电填料，这是因为ATO是一种具有良好导电性的氧化物半导体材料，稳定性好，耐腐蚀性强，但是氧化锡作为制备防静电陶瓷的关键原料，却是一种重要的稀缺资源，随着对其开采量的加大，开采时间的持续，锡资源的稀缺性越来越明显。美国、日本等发达国家相继采取严禁本国锡资源开采的规定，转而从国外大量进口的政策，此外，由于氧化锡在其它高新技术方面的应用，造成国际锡资源价格的不断上长。

为了缓解这一形势，减少氧化锡的使用，目前的解决办法是制备ATO包覆型导电填料，通常制备包覆型的导电填料的方法主要有两种，一种是以氧化硅粉为载体，采用非均匀成核法在氧化硅粉的表面包覆一层Sb掺杂SnO₂，制备ATO包覆SiO₂导电粉；另一种是以氧化硅玻璃纤维为载体，采用非均匀成核法在氧化硅玻璃纤维的表面包覆一层Sb掺杂SnO₂制备导电纤维。采用包覆法制备的导电填料，大约节省了50％的ATO。从某种意义上缓解了氧化锡的紧缺的局势，但并没有从本质上解决这一问题，然而，由于氧化锡稀缺，氧化锡价格较高，导致防静电陶瓷的的成本较高，而且采用包覆法制备ATO填料，增加了防静电陶瓷在制备过程中的不可控因素，工艺更为复杂，直接降低了防静电陶瓷的生产效率。

发明内容

基于此，有必要提供一种新的防静电陶瓷的制备方法，该方法制备出的防静电陶瓷能够代替以稀缺的氧化锡为原料的防静电陶瓷。

此外，还提供一种防静电陶瓷。

一种防静电陶瓷的制备方法，包括如下步骤：

将原料混合形成混合料，所述原料包括氧化锆和导电材料，所述导电材料选自氮化钛、碳化钛、二硼化锆及二硼化钛中的至少一种，所述导电材料与所述氧化锆的质量比为5:100～30:100；

将所述混合料成型，得到坯体；及

在保护气体的气氛中，将所述坯体在1200℃～1600℃下烧结，得到防静电陶瓷。

上述防静电陶瓷的制备方法通过使用氮化钛、碳化钛、二硼化锆及二硼化钛中的至少一种作为导电材料，并将含有质量比为5:100～30:100的导电材料和氧化锆的混合料成型形成坯体，然后在保护气体的气氛中在1200℃～1600℃下烧结，以使坯体烧结成具有较好的机械强度、较为致密的烧结体的同时，使导电材料和氧化锆、导电材料与导电材料在高温下发生冶金结合，以在烧结体中形成连续的导电网络，从而降低陶瓷的电阻率，以使陶瓷的表面电阻率在10⁵Ω·cm～10¹¹Ω·cm之间，而使陶瓷具有防静电的效果，能够代替以稀缺的氧化锡为原料的防静电陶瓷，相对于以稀缺的氧化锡为原料的防静电陶瓷的制备，原料来源更加广泛、成本相对较低且制备步骤简单。

在其中一个实施例中，所述将原料混合形成混合料的步骤具体为：将所述氧化锆与所述导电材料加水球磨混合12小时～96小时，接着加入粘结剂继续球磨，得到混合料。

在其中一个实施例中，所述将所述氧化锆与所述导电材料加水球磨混合的步骤中，所述氧化锆与所述导电材料的质量之和与球磨介质的质量比为1:1～1:3。

在其中一个实施例中，所述将所述混合料成型的步骤之前，还包括将所述混合料干燥，然后过80目筛～200目筛的步骤。

在其中一个实施例中，所述干燥的步骤为：在80℃～100℃下干燥12小时～24小时。

在其中一个实施例中，所述在保护气体的气氛中，将所述坯体在1200℃～1600℃下烧结的步骤之前，还包括排胶的步骤：以2℃/分钟～6℃/分钟的升温速率从室温升温至200℃～300℃，并保温1小时～3小时，再以2℃/分钟～5℃/分钟的升温速率升温至500℃～600℃，并保温1小时～3小时，然后冷却。

在其中一个实施例中，所述将所述混合料成型的方法为干压成型、冷等静压成型或注射成型。