本发明专利技术涉及纳米氧化铝增韧增强的氧化锆陶瓷材料及其产品成型方法；其特征在于：材料是由下述重量份的原料制成：纳米氧化铝(Al2O3)1～5份、工业氧化锆(ZrO2)1～5份、四方多晶氧化锆(3Y‑TZP)90～95份、氧化镧(La2O3)1～3份、氧化镁(MgO)1～3份，经过称量混合、湿法研磨、喷雾造粒、成型、烧结、粗抛、精抛工序制得。本发明专利技术能降低氧化锆陶瓷的烧结温度，同时提高氧化锆陶瓷的强度和韧性，使其具有优异的耐磨性，可以制成研磨介质或耐磨结构件，延长产品的使用寿命。
Zirconia Ceramic Material Toughened and Reinforced by Nano-Alumina and Its Molding Method
The present invention relates to nano-alumina toughening and reinforcing zirconia ceramics material and its product forming method. The characteristics of the material are as follows: 1-5 parts of nano-alumina (Al2O3), 1-5 parts of industrial zirconia (ZrO2), 90-95 parts of tetragonal polycrystalline zirconia (3Y_TZP), 1-3 parts of lanthanum oxide (La2O3), 1-3 parts of magnesia (MgO), weighed mixing and wet grinding. Grinding, spray granulation, molding, sintering, coarse polishing and fine polishing. The invention can reduce the sintering temperature of zirconia ceramics, improve the strength and toughness of zirconia ceramics, make them have excellent wear resistance, can be made into abrasive medium or wear-resistant structural parts, and prolong the service life of products.
【技术实现步骤摘要】
纳米氧化铝增韧增强的氧化锆陶瓷材料及其产品成型方法
本专利技术属无机非金属材料(陶瓷)领域，具体是纳米氧化铝增韧增强的氧化锆陶瓷材料及其产品成型方法。
技术介绍
氧化锆陶瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性，热膨胀系数接近于钢等优点，因此被广泛应用于结构陶瓷领域。主要有3Y-TZP研磨球，球阀球座，光纤套筒，光纤插针，手表链、壳，手机背板等领域。如何研究增强氧化锆陶瓷材料的高韧性、高抗弯强度和高耐磨性是本领域技术人员研究的重点课题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种纳米氧化铝增韧增强的氧化锆陶瓷材料产品成型方法，这种纳米氧化铝增韧增强氧化锆陶瓷材料具有良好的韧性和高的机械强度，在使用过程中具有优良的耐磨性，使用寿命长，而且成本较低，性价比较高，采用的技术方案如下：纳米氧化铝增韧增强的氧化锆陶瓷材料产品成型方法，以纳米氧化铝、工业氧化锆(ZrO2)、四方多晶氧化锆(3Y-TZP)、氧化镧(La2O3)、氧化镁(MgO)为原料，其重量份组成为：纳米氧化铝(Al2O3)1～5份、工业氧化锆(ZrO2)1～5份、四方多晶氧化锆(3Y-TZP)90～95份、氧化镧(La2O3)1～3份、氧化镁(MgO)1～3份。作为上述技术方案的优选，所述纳米氧化铝的平均粒径为50～100纳米。作为上述技术方案的优选，所述的四方多晶氧化锆的平均粒径为0.7～0.9微米。作为上述技术方案的优选，所述的工业氧化锆的平均粒径为0.7～0.9微米。前述的纳米氧化铝增韧增强的氧化锆陶瓷材料的产品成型方法具体包括以下步骤：(1)将所述的纳米氧化铝、工业氧化锆(ZrO2)、四方多晶氧化锆(3Y-TZP)、氧化镧(La2O3)、氧化镁(MgO)按比例称取并且充分混合得到A料；(2)将A料经过湿法研磨，并加工成平均粒径小于0.5微米，得到B料；(3)将B料经喷雾干燥塔进行烘干造粒，干燥塔进风口温度为370℃，出风口温度为120℃，每小时蒸发水量35公斤，B料充分干燥后得到C料；将C料经过滚动成球机制成D料，采用5％(wt)浓度的PEG-2000水溶液作为粘接剂或经冷等静压成型制成D料坯件；(8)将D料坯件经过干燥窑烘干，烘干温度为120℃，烘干后得到E料坯件；(9)将E料坯件经高温窑炉进行烧制，其烧结温度为1350℃到1400℃,保温时间2-4小时，优选3小时为最佳，自然冷却后得到F料粗品；(10)将F料粗品经过粗抛光、精抛光工序获得成型产品。本专利技术的技术效果在于：本专利技术纳米氧化铝增韧增强的氧化锆陶瓷材料及其产品成型方法上述技术方案通过添加纳米氧化铝来提高四方多晶氧化锆的韧性，同时添加了少量工业氧化锆节约了原料成本，并且利用氧化镧、氧化镁降低了烧结温度，保证了产品的细晶结构，使产品获得了优良的耐磨性和强度，在使用过程中既提高了研磨工作效率，又节约了成本。经过称量混合、湿法研磨、喷雾造粒、成型、烧结、粗抛、精抛工序制得。本专利技术能降低氧化锆陶瓷的烧结温度，同时提高氧化锆陶瓷的强度和韧性，使其具有优异的耐磨性，可以制成研磨介质或耐磨结构件，延长产品的使用寿命。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。实施例1一种纳米氧化铝增韧增强的氧化锆陶瓷材料，以纳米氧化铝、工业氧化锆(ZrO2)、四方多晶氧化锆(3Y-TZP)、氧化镧(La2O3)、氧化镁(MgO)为原料，其重量份组成为：纳米氧化铝(Al2O3)5份、工业氧化锆(ZrO2)1份、四方多晶氧化锆(3Y-TZP)90份、氧化镧(La2O3)2份、氧化镁(MgO)2份。纳米氧化铝的平均粒径为50纳米。四方多晶氧化锆的平均粒径为0.7微米。工业氧化锆的平均粒径为0.7微米。前述的纳米氧化铝增韧增强的氧化锆陶瓷材料的产品成型方法具体包括以下步骤：(1)将所述的纳米氧化铝、工业氧化锆(ZrO2)、四方多晶氧化锆(3Y-TZP)、氧化镧(La2O3)、氧化镁(MgO)按前述比例称取并且充分混合得到A料；(2)将A料经过湿法研磨，并加工成平均粒径小于0.5微米，得到B料；(3)将B料经喷雾干燥塔进行烘干造粒，干燥塔进风口温度为370℃，出风口温度为120℃，每小时蒸发水量35公斤，B料充分干燥后得到C料；(4)将C料经过滚动成球机制成D料，采用5％(wt)浓度的PEG-2000水溶液作为粘接剂或经冷等静压成型制成D料坯件；(5)将D料坯件经过干燥窑烘干，烘干温度为120℃，烘干后得到E料坯件；(6)将E料坯件经高温窑炉进行烧制，其烧结温度为1350℃,保温时间2小时，自然冷却后得到F料粗品；(7)将F料粗品经过粗抛光、精抛光工序获得成型产品。实施例2纳米氧化铝增韧增强的氧化锆陶瓷材料，以纳米氧化铝、工业氧化锆(ZrO2)、四方多晶氧化锆(3Y-TZP)、氧化镧(La2O3)、氧化镁(MgO)为原料，其重量份组成为：纳米氧化铝(Al2O3)3份、工业氧化锆(ZrO2)4份、四方多晶氧化锆(3Y-TZP)90份、氧化镧(La2O3)2份、氧化镁(MgO)2份。纳米氧化铝的平均粒径为100纳米。四方多晶氧化锆的平均粒径为0.9微米。工业氧化锆的平均粒径为0.9微米。前述的纳米氧化铝增韧增强的氧化锆陶瓷材料的产品成型方法具体包括以下步骤：(1)将所述的纳米氧化铝、工业氧化锆(ZrO2)、四方多晶氧化锆(3Y-TZP)、氧化镧(La2O3)、氧化镁(MgO)按前述比例称取并且充分混合得到A料；(2)将A料经过湿法研磨，并加工成平均粒径小于0.5微米，得到B料；(3)将B料经喷雾干燥塔进行烘干造粒，干燥塔进风口温度为370℃，出风口温度为120℃，每小时蒸发水量35公斤，B料充分干燥后得到C料；(4)将C料经过滚动成球机制成D料，采用5％(wt)浓度的PEG-2000水溶液作为粘接剂或经冷等静压成型制成D料坯件；(5)将D料坯件经过干燥窑烘干，烘干温度为120℃，烘干后得到E料坯件；(6)将E料坯件经高温窑炉进行烧制，其烧结温度为1375℃,保温时间2.5小时，自然冷却后得到F料粗品；(7)将F料粗品经过粗抛光、精抛光工序获得成型产品。实施例3一种纳米氧化铝增韧增强的氧化锆陶瓷材料，按照重量份计算纳米氧化铝(Al2O3)4份、工业氧化锆(ZrO2)1份、四方多晶氧化锆(3Y-TZP)92份、氧化镧(La2O3)2份、氧化镁(MgO)1份。上述的纳米氧化铝增韧增强的氧化锆陶瓷材料的产品成型方法，具体包括以下步骤：(1)将所述的纳米氧化铝、工业氧化锆(ZrO2)、四方多晶氧化锆(3Y-TZP)、氧化镧(La2O3)、氧化镁(MgO)按比例称取并且充分混合得到A料；(2)将A料经过湿法研磨，并加工成平均粒径小于0.5微米，得到B料；(3)将B料经喷雾干燥塔进行烘干造粒，干燥塔进风口温度为370℃，出风口温度为120℃，每小时蒸发水量35公斤，B料充分干燥后得到C料；(4)将C料经过滚动成球机制成D料，采用5％(wt)浓度的PEG-2000水溶液作为粘接剂，或经冷等静压成型制成D料；(5)将D料经过干燥窑烘干，烘干温度为120℃，烘干后得到E料；(6)将E料经高温窑炉进行烧制，其烧结温度为1350℃本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.纳米氧化铝增韧增强的氧化锆陶瓷材料，其特征在于：它是由下述重量份的原料制成：纳米氧化铝(Al2O3)1～5份、工业氧化锆(ZrO2)1～5份、四方多晶氧化锆(3Y‑TZP)90～95份、氧化镧(La2O3)1～3份、氧化镁(MgO)1～3份。
【技术特征摘要】
1.纳米氧化铝增韧增强的氧化锆陶瓷材料，其特征在于：它是由下述重量份的原料制成：纳米氧化铝(Al2O3)1～5份、工业氧化锆(ZrO2)1～5份、四方多晶氧化锆(3Y-TZP)90～95份、氧化镧(La2O3)1～3份、氧化镁(MgO)1～3份。2.根据权利要求1所述的纳米氧化铝增韧增强的氧化锆陶瓷材料，其特征在于：所述纳米氧化铝的平均粒径为50～100纳米。3.根据权利要求1所述的纳米氧化铝增韧增强的氧化锆陶瓷材料，其特征在于：所述的四方多晶氧化锆的平均粒径为0.7～0.9微米。4.根据权利要求1所述的纳米氧化铝增韧增强的氧化锆陶瓷材料，其特征在于：所述的工业氧化锆的平均粒径为0.7～0.9微米。5.根据权利要求1-4任意所述的纳米氧化铝增韧增强的氧化锆陶瓷材料，其特征在于：其产品成型方法为：(1)按权利要求1中的原料比例称取并且充分混合得到A料；(2)将A料经过湿法研...
【专利技术属性】
技术研发人员：任永国，
申请(专利权)人：安徽致磨新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34
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