[发明专利]一种氧化锆陶瓷表面导电化方法

说明书

本发明提供一种氧化锆陶瓷表面导电化方法，包括步骤：(1)将氧化锆粉压成生坯，排胶预烧结处理后，获得多孔氧化锆素坯；(2)将导电陶瓷粉、氧化锆粉、氧化铝粉、氧化钇粉、氧化硅粉和光油球磨得到导电浆料，导电陶瓷粉包括TiC粉、TiN粉、TiBsubgt;2/subgt;粉、CBsubgt;4/subgt;粉、ZrC粉、ZrN粉中的至少一种；(3)将导电浆料施在氧化锆素坯表面，烘干；(4)烧结处理、抛光处理，制得氧化锆陶瓷。该方法制得的氧化锆陶瓷，具有良好的结合性及良好的导电性，电阻可稳定达0.5Ω以内；且抛光后具有镜面效果，无肉眼可见气孔；该氧化锆陶瓷整体耐酸碱，表面维氏硬度在1200HV以上，整体平均抗弯强度在900‑1200MPa范围。

技术领域

本发明涉及氧化锆陶瓷技术领域，具体涉及一种氧化锆陶瓷表面导电化方法。

背景技术

陶瓷表面导电化方法常见于陶瓷表面金属化方法中，而陶瓷金属化方法常用于金属陶瓷密封焊接领域。采用陶瓷金属化方法的陶瓷一般有氧化铝、氮化硼、氮化硅、氧化铍等，且多应用于制造电子管、真空开关管等电子器件。

陶瓷表面金属导电化方法中常采用烧结金属法和薄膜金属化法实现，当前而言，薄膜金属化方法常采用高能离子注入工艺、磁控溅射、气相沉积等工艺，该工艺成本较高，限制其应用；而烧结金属法因成本低被广泛工业应用。比如中国专利CN110981550A和CN111548193A分别公开一种碳化硼陶瓷金属化制备方法和一种特高纯氧化铝陶瓷金属化方法。此外，中国专利CN104387118A公开一种用于钎焊的氧化锆陶瓷金属化配方及制备方法，具体公开其金属化浆料配方由Mn、Al、Mg、CaO、MgO、MnO、ZrO₂、SiO₂组成，通过配制成丝印浆料施于陶瓷表面后，于1200-1700℃烧结制得金属化氧化锆陶瓷。采用金属粉作为导电材料，由于金属易被酸碱腐蚀氧化，表面导电化层在酸碱环境使用时容易产生变色、电阻变大、甚至失效等异常现象，制约了产品的应用范围。

发明内容

为解决上述技术难题，本发明经过筛选采用氧化锆陶瓷作为陶瓷基体进行研究，并改善该氧化锆陶瓷表面导电化方法以得到具有良好的导电性能、耐酸碱、硬度高和抗弯曲强度好的氧化锆陶瓷。

为了实现上述目的，本发明提供了一种氧化锆陶瓷表面导电化方法，包括步骤：

(1)将含稳定剂的氧化锆粉压成生坯，经1000-1250℃排胶预烧结处理后，获得多孔氧化锆素坯；

(2)将导电陶瓷粉、氧化锆粉、氧化铝粉、氧化钇粉、氧化硅粉和光油进行球磨得到导电浆料，导电陶瓷粉包括TiC粉、TiN粉、TiB₂粉、CB₄粉、ZrC粉、ZrN粉中的至少一种；

(3)将导电浆料施在氧化锆素坯表面，于80℃-200℃的温度下烘干，得到半成品；

(4)将半成品置于真空或还原气氛下进行烧结处理，该烧结温度为1450℃-1600℃，然后进行抛光处理，制得表面导电化的氧化锆陶瓷。

与现有技术相比，本发明提供的氧化锆陶瓷表面导电化方法，先将氧化锆粉压成生坯，经1000-1250℃排胶预烧结处理后，获得多孔氧化锆素坯，该多孔氧化锆素坯的形成可有效提高金属化层与氧化锆陶瓷基体的结合性，不易发生翘曲开裂脱落现象；同时赋予导电陶瓷粉，提高金属化层的导电性；尤其采用的导电陶瓷粉包括TiC粉、TiN粉、TiB₂粉、CB₄粉、ZrC粉、ZrN粉中的至少一种，与金属粉(Pt粉、W粉、Ti粉、Zr粉、Mn粉、Al粉、Mg粉)相比，导电陶瓷粉更容易与粉料(氧化锆粉、氧化铝粉、氧化钇粉、氧化硅粉)在光油的作用下形成致密的导电浆料，从而有效提高氧化锆陶瓷的平均抗弯强度。该表面导电化的氧化锆陶瓷进行表面抛光后还可获得镜面效果，且无肉眼可见气孔。

较佳者，稳定剂选自Y₂O₃、CeO₂、CaO和MgO中的一种。