[发明专利]低温烧结氧化锆陶瓷及其制备工艺

说明书

本发明涉及氧化锆陶瓷技术领域，具体涉及一种低温烧结氧化锆陶瓷及其制备工艺。所述的低温烧结氧化锆陶瓷，包括以下质量分数的原料制成：92％～98％氧化锆烧成料，2％～8％的烧结助剂；分散剂的加入质量为氧化锆烧成料和烧结助剂总质量和的0.02％～0.04％。本发明提供一种低温烧结氧化锆陶瓷，成本低、强度高、韧性好，制备工艺简单易操作。本发明还提供其制备工艺。

技术领域

本发明涉及氧化锆陶瓷技术领域，具体涉及一种低温烧结氧化锆陶瓷及其制备工艺。

背景技术

氧化锆陶瓷是近年来逐渐发展起来的一类新型陶瓷。由于在粉体合成、成型工艺、烧结技术等方面取得的成就，氧化锆陶瓷的研究和应用获得了快速发展。氧化锆陶瓷不仅在化工、冶金、机械、能源、环保等领域得到广泛应用，而且在航空航天、生物医学、国防建设等尖端技术领域也展现出广阔的应用前景，氧化锆陶瓷已成为新材料家族中的重要组成部分。国内外制备氧化锆陶瓷的报道很多，但大都是在高温下制得的，在相对较低的温度下制备高强度、高韧性的氧化锆陶瓷却少之又少。

CN105367056B专利公开了氧化锆陶瓷造粒粉的制备方法，将氧化锆粉体、分散剂、表面活性剂、抗菌剂及去离子水混合后球磨制成浆料，加入粘结剂，喷雾造粒，得到氧化锆陶瓷造粒粉，通过在制备过程中分别加入分散剂及粘结剂，能够使得到的氧化锆陶瓷造粒粉形状规则，提高了造粒粉的压制性能，但所用表面活性剂成本高，重金属添加剂产生环境污染问题。

CN111825467A专利公开了一种利用喷雾造粒机制备纳米氧化锆的方法，采用凝胶-造粒的方式，通过喷雾造粒机的加热干燥特性，将配置好的凝胶系及锆源溶液，然后将凝胶颗粒浸泡于氨水中，烘干凝胶，煅烧，获得纳米锆粉，过程中先凝胶后反应也从源头上克服了纳米粉体团聚的问题，但制造凝胶过程复杂，凝胶需要保持在0-5℃的温度进行操作，增加了操作难度，且喷雾造粒时的温度较低，制备的氧化锆粉体含水量较大，影响后期生坯的加工性能。

CN111825467A专利公开了一种低成本氧化锆增韧氧化铝陶瓷造粒粉的制备方法，以氧化钇稳定的氧化锆粉料、微晶氧化铝粉料和结合剂为主要原料，以水为分散介质，在室温条件下球磨混料后得到均匀的混合浆体；再将混合浆体转移到搅拌桶中，加入粘结剂，搅拌后得到混合均匀的浆液；然后浆液经过压力雾化或离心雾化在喷雾造粒塔中进行喷雾造粒获得造粒粉，喷雾造粒工艺和采用的设备简单，成本低，制备的氧化锆增韧氧化铝陶瓷造粒粉纯度高，但氧化锆增韧氧化铝陶瓷，主要原料为60％～80％的氧化铝，且喷雾造粒时进出塔温度较高，由此制备的粉体含水量较低，后期成型比较困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低温烧结氧化锆陶瓷，成本低、强度高、韧性好，制备工艺简单易操作。本发明还提供其制备工艺。

本发明所述的低温烧结氧化锆陶瓷，包括以下质量分数的原料制成：92％～98％氧化锆烧成料，2％～8％的烧结助剂；分散剂的加入质量为氧化锆烧成料和烧结助剂总质量和的0.02％～0.04％。

烧结助剂为氧化镁、氧化铝、氧化钙、氧化铋一种多种。

分散剂为丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种。

所述的低温烧结氧化锆陶瓷的制备工艺，包括以下步骤：

(1)溶解氧化锆烧成料，加入烧结助剂和分散剂混合，调节粘度，得到氧化锆料浆；

(2)将氧化锆料浆球磨，喷雾造粒，得到氧化锆粉体；

(3)将氧化锆粉体经预成型、高压脱模后，得到陶瓷素坯；

(4)将陶瓷素坯低温烧结，得到氧化锆陶瓷。

溶解氧化锆烧成料质量浓度为70％～80％的水溶液；烧结助剂溶液的质量浓度为0.15％～0.4％；分散剂溶液的质量浓度为0.02％～0.04％。

用氨水溶液调节粘度至10～15Pa.s。