[发明专利]一种氧化锆陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种氧化锆陶瓷，所述氧化锆陶瓷以元素计包含：Zr、Ti、Y、Ni和Nb，且所述氧化锆陶瓷的物相包含：四方相氧化锆、氮化钛、碳化铌和单质镍；所述氧化锆陶瓷以元素计包含：38.4‑57.2wt%的Zr、9.9‑31.2wt%的Ti、1.5‑4.4wt%的Y、1.8‑15.9wt%的Nb、1‑7wt%的Ni；所述氧化锆陶瓷的物相包含：60‑80wt%的四方相氧化锆、17‑30wt%的氮化钛、2‑15wt%的碳化铌、1‑7wt%的单质镍。该氧化锆陶瓷力学性能好，外观优异，且具有很好的导电性能。

技术领域

本发明涉及氧化锆陶瓷领域，具体地，具体涉及一种氧化锆陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

在科技不断进步的趋势下，对于智能穿戴产品（如智能手表等）的功能要求越来越高，如需能检测心率脉搏的要求。为了能够检测心率，需要在与皮肤接触的表壳背面局部装上不锈钢部件，但不锈钢部件会因为汗液的浸泡而生锈。导电陶瓷材质能提升产品的质感和使用便利性，以及耐腐蚀性。但现有的导电陶瓷难以兼顾低电阻率的同时保证陶瓷的力学性能及外观。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的问题，提供一种氧化锆陶瓷及其制备方法和应用，该氧化锆陶瓷力学性能好，外观优异，且具有很好的导电性能。

本发明的第一方面是提供一种氧化锆陶瓷，所述氧化锆陶瓷以元素计包含：Zr、Ti、Y、Ni和 Nb，且所述氧化锆陶瓷的物相包含：四方相氧化锆、氮化钛、碳化铌和单质镍；所述氧化锆陶瓷以元素计包含：38.4-57.2wt%的Zr、9.9-31.2wt%的Ti、1.5-4.4wt%的Y、1.8-15.9wt%的Nb、1-7wt%的Ni；所述氧化锆陶瓷的物相包含：60-80wt%的四方相氧化锆、17-30wt%的氮化钛、2-15wt%的碳化铌、1-7wt%的单质镍。

优选地，所述氧化锆陶瓷以元素计包含：42.4-52.7wt%的Zr、15.3-26.3wt%的Ti、1.6-4wt%的Y、5.1-13.5wt%的Nb、2-5wt%的Ni；所述氧化锆陶瓷的物相包含：65-75wt%的四方相氧化锆、18-25wt%的氮化钛、5-13wt%的碳化铌、2-5wt%的单质镍。

优选地，所述碳化铌与所述氮化钛的总含量为25-38wt%，所述碳化铌与所述氮化钛的质量比值为：(1:4)-(2:3)。

优选地，所述氧化锆陶瓷的L值为70-80，a值为-1-0，b值为1-4；所述氧化锆陶瓷的电阻率小于100Ωcm，致密度大于99%，韧性大于6.0MPam^0.5，落锤高度大于等于23cm。

本发明的第二方面是提供一种氧化锆陶瓷的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S1、将含氧化钇的氧化锆、氮化钛、碳化铌、镍，以及五氧化二铌的粉体，与分散剂、粘结剂混合，形成浆料；

S2、将所述浆料进行干燥、成型，然后在真空或惰性气体中烧结，得到氧化锆陶瓷；

其中，基于所述粉体的总量，氮化钛的含量为17-30wt%、碳化铌的含量为2-15wt%、镍的含量为1-7wt%、五氧化二铌的含量为0.1-4wt%、含氧化钇的氧化锆的含量为56-80wt%，且所述氧化锆含有2-4mol%的氧化钇。

优选地，基于所述粉体的总量，氮化钛的含量为18-25wt%、碳化铌的含量为5-13wt%、镍的含量为2-5wt%、五氧化二铌的含量为1-3wt%、含氧化钇的氧化锆的含量为61-75wt%，且所述氧化锆含有2-4mol%的氧化钇。

优选地，所述碳化铌与所述氮化钛的总含量为25-38wt%，所述碳化铌与所述氮化钛的质量比值为：(1:4)-(2:3)。

优选地，所述步骤S2中，烧结温度为1400-1600℃，烧结时间为1-3h。