氧化锆陶瓷及其制备方法、陶瓷柱塞和柱塞泵技术

本发明专利技术涉及一种氧化锆陶瓷及其制备方法、陶瓷柱塞和柱塞泵。该氧化锆陶瓷的制备方法包括如下步骤：提供陶瓷粉料，按照质量百分含量计，陶瓷粉料由如下组分组成：94％～96％的氧化锆、3.5％～5％的三氧化二钇、0.2％～1％的三氧化二铝以及0.05％～0.2％的二氧化钛，且二氧化锆的中位粒径为0.1微米～0.5微米；将陶瓷粉料、有机单体、交联剂、助剂、催化剂和引发剂和水混合，得到浆料；将浆料注模成型，固化后脱模，得到坯体；将坯体烧结处理，得到氧化锆陶瓷。上述方法制备得到氧化锆陶瓷的强度较高、气孔率较低、韧性较好且内部结构较为均匀，该氧化锆陶瓷抛光处理后具有较高的表面光洁度。

【技术实现步骤摘要】
氧化锆陶瓷及其制备方法、陶瓷柱塞和柱塞泵
本专利技术涉及陶瓷材料领域，特别是涉及一种氧化锆陶瓷及其制备方法、陶瓷柱塞和柱塞泵。
技术介绍
柱塞是高压柱塞泵的核心部件之一，它通过高压密封圈的配合，在泵中做往复运动，使水或液相介质形成高压流体。为了在泵内达到高压，柱塞必需与缸体内壁紧密配合，这就需要柱塞的外形尺寸精确，表面光洁度高。而且柱塞长期在高压下在缸体内做往复摩擦，要求构成柱塞的材料硬度高，韧性好。以前的柱塞材料通常由耐磨金属制成，但在使用过程中，金属材料容易受到酸碱的腐蚀，致使金属柱塞的磨损和锈蚀，时间长后导致柱塞与腔体密封不严，会引起柱塞泵增压不足而效率降低。而且在某些行业内，磨损的金属碎屑会被液相介质携带，对介质产生污染。由于陶瓷材料具有高的强度和硬度，磨损小，且有自润滑性的特点，是高压柱塞泵的理想材料。而且陶瓷材料耐酸碱、耐磨擦，陶瓷柱塞泵可以在严苛的酸碱性介质中使用，不会产生反应。因此，陶瓷柱塞逐渐取代金属柱塞，并在化工、石油、食品、制药等行业中得到广泛的应用。然而，目前的陶瓷柱塞存在着强度较低、韧性较差、内部结构不均匀、气孔率较高、表面光洁度较差而容易导致密封不严、产生泄漏的问题，使得泵内的液相介质加压很难达到设计要求，导致柱塞泵的工作效率下降。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种强度较高、气孔率较低、韧性较好且内部结构较为均匀的氧化锆陶瓷的制备方法，且该方法制备得到的氧化锆陶瓷抛光处理后具有较高的表面光洁度。此外，还提供一种氧化锆陶瓷、陶瓷柱塞和柱塞泵。一种氧化锆陶瓷的制备方法，包括如下步骤：提供陶瓷粉料，按照质量百分含量计，所述陶瓷粉料由如下组分组成：94％～96％的氧化锆、3.5％～5％的三氧化二钇、0.2％～1％的三氧化二铝以及0.05％～0.2％的二氧化钛，且所述二氧化锆的中位粒径为0.1微米～0.5微米；将所述陶瓷粉料、有机单体、交联剂、助剂、催化剂和引发剂和水混合，得到浆料，所述有机单体与所述陶瓷粉体的质量比为2:100～4:100；将所述浆料注模成型，固化后脱模，得到坯体；及将所述坯体烧结处理，得到氧化锆陶瓷。上述氧化锆陶瓷的制备方法操作简单，易于工业化生产。且上述氧化锆陶瓷的制备方法通过采用由94％～96％的氧化锆、3.5％～5％的三氧化二钇、0.2％～1％的三氧化二铝以及0.05％～0.2％的二氧化钛的组成陶瓷粉体，并控制氧化锆的中位粒径为0.1微米～0.5微米，再通过与有机单体形成浆料，并进行凝胶注模成型，通过原位凝固成型，使得烧结得到的氧化锆陶瓷的气孔率低、内部结构均匀，缺陷少，加上采用比例适中的晶相稳定剂三氧化二钇、晶粒长大抑制剂三氧化二铝和增韧添加剂二氧化钛，致使使氧化锆陶瓷的晶粒细小、均匀，以致于陶瓷具有高的强度、良好的韧性。且由于上述方法制备得到的氧化锆陶瓷晶粒小、气孔率较低、内部结构均匀，从而使得该氧化锆陶瓷抛光处理后具有较高的表面光洁度，且表面粗糙度Ra在0.02微米以下。在其中一个实施例中，所述将所述陶瓷粉料、有机单体、交联剂、助剂、催化剂和引发剂和水混合，得到浆料的步骤具体为：将所述有机单体、所述交联剂与所述水混合，得到预混液；将所述陶瓷粉体、所述助剂加入到所述预混液中混合，得到初混料；在所述初混料中加入所述催化剂和所述引发剂，得到所述浆料。在其中一个实施例中，所述在所述初混料中加入所述催化剂和所述引发剂的步骤之前，还包括对所述初混料进行真空除泡的步骤。在其中一个实施例中，所述有机单体选自丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺及甲基丙烯酰胺中的至少一种；所述交联剂为N,N-二甲基丙烯酰胺；所述分散剂选自甲基丙烯酸与甲基丙烯酸铵的共聚物、聚甲基丙烯酸铵及柠檬酸铵的一种。在其中一个实施例中，所述助剂包括分散剂和增塑剂，所述分散剂与所述陶瓷粉体的质量比为0.5:100～1.5:100，所述增塑剂与所述陶瓷粉体的质量比为0.5:100～2:100；及/或，所述水与所述陶瓷粉体的质量比为12:100～20:100。在其中一个实施例中，所述将所述坯体烧结处理的步骤具体为：将所述坯体在常压和1450℃～1600℃的条件下烧结，得到烧结体；再将所述烧结体在压力为100MPa～150MPa、温度为1350℃～1450℃的条件下热等静压烧结。在其中一个实施例中，所述将所述坯体在常压和1450℃～1600℃的条件下烧结的步骤具体为：在常压下，以0.5℃/分钟～1℃/分钟的升温速率从室温升温至1000℃～1200℃，再以0.2℃/分钟～0.5℃/分钟的升温速率升温至1450℃～1600℃，并保温30分钟～90分钟。上述氧化锆陶瓷的制备方法制备得到的氧化锆陶瓷。一种陶瓷柱塞，由上述氧化锆陶瓷加工处理得到。一种柱塞泵，包括上述陶瓷柱塞。附图说明图1为一实施方式的氧化锆陶瓷的制备方法的流程图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。如图1所示，一实施方式的氧化锆陶瓷的制备方法，包括如下步骤：步骤S110：提供陶瓷粉料。其中，按照质量百分含量计，陶瓷粉料由如下组分组成：94％～96％的氧化锆、3.5％～5％的三氧化二钇、0.2％～1％的三氧化二铝以及0.05％～0.2％的二氧化钛。其中，氧化锆的中位粒径(D50)为0.1微米～0.5微米。氧化锆粒径过大，容易导致晶粒尺寸大，不利于提高强度与韧性。若粉体粒径过细，粉体容易团聚，容易产生气泡，不利于制备凝胶注模浆料，导致凝胶注模成型产生较多缺陷。该粒径的氧化锆有利于形成较为稳定均一的浆料，方便除气泡及注模成型，又不会导致氧化锆晶粒尺寸长大，有助于制备出结构均匀、表面无气孔，强度和韧性高的氧化锆陶瓷。三氧化二钇固溶于氧化锆晶体内，可抑制降温时四方相向单斜相的转变；三氧化二铝能够起到抑制晶粒长大的作用；二氧化钛能够改善陶瓷的韧性。具体地，它们以可溶盐的形式加入到氧化锆粉体中。步骤S120：将陶瓷粉料、有机单体、交联剂、助剂、催化剂和引发剂和水混合，得到浆料。其中，水与陶瓷粉体的质量比为12:100～20:100。具体地，水为去离子水。在本实施方式中，步骤S120具体为：将有机单体、交联剂与水混合，得到预混液；将陶瓷粉体和助剂加入到预混液中混合，得到初混料；在初混料中加入催化剂和引发剂，得到浆料。其中，有机单体与陶瓷粉体的质量比为2:100～4:100。具体地，有机单体选自丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺及甲基丙烯酰胺中的一种。交联剂为N,N-二甲基丙烯酰胺。具体地，交联剂与有机单体的质量比为1:15～1:20。具体地，助剂包括分散剂和增塑剂。分散剂与陶瓷粉体的质量比为0.5:100～1.5:100；增塑剂与陶瓷粉体的质量比为0.5:100～2:100。更具体地，分散剂选自甲基丙烯酸与甲基丙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供陶瓷粉料，按照质量百分含量计，所述陶瓷粉料由如下组分组成：94％～96％的氧化锆、3.5％～5％的三氧化二钇、0.2％～1％的三氧化二铝以及0.05％～0.2％的二氧化钛，且所述二氧化锆的中位粒径为0.1微米～0.5微米；将所述陶瓷粉料、有机单体、交联剂、助剂、催化剂和引发剂和水混合，得到浆料，所述有机单体与所述陶瓷粉体的质量比为2:100～4:100；将所述浆料注模成型，固化后脱模，得到坯体；及将所述坯体烧结处理，得到氧化锆陶瓷。

【技术特征摘要】
1.一种氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供陶瓷粉料，按照质量百分含量计，所述陶瓷粉料由如下组分组成：94％～96％的氧化锆、3.5％～5％的三氧化二钇、0.2％～1％的三氧化二铝以及0.05％～0.2％的二氧化钛，且所述二氧化锆的中位粒径为0.1微米～0.5微米；将所述陶瓷粉料、有机单体、交联剂、助剂、催化剂和引发剂和水混合，得到浆料，所述有机单体与所述陶瓷粉体的质量比为2:100～4:100；将所述浆料注模成型，固化后脱模，得到坯体；及将所述坯体烧结处理，得到氧化锆陶瓷。2.根据权利要求1所述的氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，所述将所述陶瓷粉料、有机单体、交联剂、助剂、催化剂和引发剂和水混合，得到浆料的步骤具体为：将所述有机单体、所述交联剂与所述水混合，得到预混液；将所述陶瓷粉体、所述助剂加入到所述预混液中混合，得到初混料；在所述初混料中加入所述催化剂和所述引发剂，得到所述浆料。3.根据权利要求2所述的氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，所述在所述初混料中加入所述催化剂和所述引发剂的步骤之前，还包括对所述初混料进行真空除泡的步骤。4.根据权利要求1所述的氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，所述有机单体选自丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺及甲基丙烯酰胺中的一种；所述交联剂为N,N-二甲基丙烯酰胺；所述分散剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅心涛，向其军，谭毅成，
申请(专利权)人：深圳市商德先进陶瓷股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44