氧化锆陶瓷粉料及其制备方法以及由其制备的氧化锆陶瓷技术

本发明专利技术涉及一种氧化锆陶瓷粉料，包括锆元素和复合元素，锆元素和复合元素的摩尔比为(80～85)﹕(15～20)，所述复合元素包括镁元素、铝元素、钛元素和镧元素，镁元素、铝元素、钛元素和镧元素的摩尔比为22﹕1﹕(2.5～3.5)﹕(3.5～4.5)组成。本发明专利技术还涉及氧化锆陶瓷粉料的制备方法以及由该氧化锆陶瓷粉料制备的氧化锆陶瓷。本发明专利技术通过改变氧化锆陶瓷粉料的原料物质及其配比来控制调整烧结过程中相变的量和相变温度范围，使其相变量对温度有一个最佳的分布关系，大大改善材料的热膨胀行为、减小热应力，从而改善氧化锆陶瓷的抗热震性。由本发明专利技术制备的氧化锆陶瓷还具有优异的相对密度和抗弯强度。

Zirconia ceramic powder and its preparation method and zirconia ceramic prepared from it

The invention relates to a zirconia ceramic powder, which comprises zirconium and composite elements. The molar ratio of zirconium and composite elements is (80-85): (15-20). The composite elements include magnesium, aluminum, titanium and lanthanum. The molar ratio of magnesium, aluminum, titanium and lanthanum is 22:1: (2.5-3.5): (3.5-4.5). The invention also relates to a preparation method of zirconia ceramic powder and a zirconia ceramic prepared by the zirconia ceramic powder. The invention controls and adjusts the amount of phase change and the range of phase change temperature in the sintering process by changing the raw material and its proportion of zirconia ceramic powder, so that the phase variable has an optimal distribution relationship with the temperature, greatly improves the thermal expansion behavior of the material, reduces the thermal stress, and thus improves the thermal shock resistance of zirconia ceramic. The zirconia ceramic prepared by the invention also has excellent relative density and bending strength.

【技术实现步骤摘要】
氧化锆陶瓷粉料及其制备方法以及由其制备的氧化锆陶瓷
本专利技术涉及氧化锆
，特别涉及一种氧化锆陶瓷粉料及其制备方法以及由其制备的氧化锆陶瓷。
技术介绍
氧化锆陶瓷，具有熔点和沸点高、硬度大、耐磨损、耐高温、耐腐蚀，常温下为绝缘体、高温下则具有导电性等优良性质，被广泛应用于结构陶瓷和功能性陶瓷领域。相对于普通陶瓷，氧化锆陶瓷的密度、抗弯强度、断裂韧性、硬度和耐磨性更大，但抗热震性差。抗热震性代表着陶瓷材料抵抗温度变化能力的大小，也是陶瓷材料热学性能以及力学性能相对各种受热条件时一个全面的反映。氧化锆陶瓷经常在高温下使用，在高温下没有高韧性的特点，会导致其抗弯强度、断裂韧性、硬度和耐磨性下降。因此在高温和低温使用时性能的差异严重制约氧化锆陶瓷的发展。众所周知，材料在加热和冷却过程中会发生膨胀和收缩，当这种膨胀或收缩受到约束时，就会产生热应力。氧化锆有三种晶体形态：单斜、四方、立方晶相。常温下氧化锆只以单斜相出现，加热到1100℃左右转变为四方相，加热到更高温度会转化为立方相。由于在单斜相向四方相转变的时候会产生较大的体积变化，冷却的时候又会向相反的方向发生较大的体积变化，热应力较大容易导致材料的热震破坏。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中的不足，在于提供一种氧化锆陶瓷粉料及其制备方法以及由其制备的氧化锆陶瓷，所制得的氧化锆陶瓷具有改善的抗热震性。本专利技术的具体技术方案如下：一种氧化锆陶瓷粉料，包括锆元素和复合元素，锆元素和复合元素的摩尔比为(80～85)﹕(15～20)，所述复合元素包括镁元素、铝元素、钛元素和镧元素，镁元素、铝元素、钛元素和镧元素的摩尔比为22﹕1﹕(2.5～3.5)﹕(3.5～4.5)组成。本专利技术还涉及上述氧化锆陶瓷粉料的制备方法，包括如下步骤：将硝酸锆溶于水，配置成溶液A；将混合物溶于水，配置成溶液B，所述混合物由硝酸镁、硝酸铝、硫酸钛、硝酸镧组成；将溶液A与溶液B混合均匀，配置成溶液C；将溶液C搅拌加热、保温、调节pH值至8.5～9.0，继续加热、保温得到ZrO(OH)2·xH2O聚合胶；ZrO(OH)2·xH2O聚合胶中加入PEG溶液，搅拌，然后进行喷雾干燥，得到ZrO(OH)2·xH2O粉末。优选的，将硝酸锆溶于水，配置成浓度为0.1～0.5mol/L溶液A。优选的，将混合物溶于水，配置成浓度为0.1～0.3mol/L的溶液B，混合物中硝酸镁、硝酸铝、硫酸钛、硝酸镧的摩尔比为22﹕1﹕(2.5～3.5)﹕(3.5～4.5)。优选的，将溶液A与溶液B混合均匀，配置成溶液C，溶液C中硝酸锆与混合物的摩尔比为(80～85)﹕(15～20)。优选的，将溶液C搅拌加热至90-110℃、保温5～8h、滴入氢氧化铵溶液调节pH值至8.5～9.0，继续加热至115～125℃、保温70～100h得到ZrO(OH)2·xH2O聚合胶。优选的，ZrO(OH)2·xH2O聚合胶中加入质量浓度为5％的PEG溶液，ZrO(OH)2·xH2O聚合胶与PEG溶液的重量比为1﹕(0.001～0.005)，搅拌3～5h，然后进行喷雾干燥，得到ZrO(OH)2·xH2O粉料。本专利技术还涉及采用上述氧化锆陶瓷粉料的氧化锆陶瓷，按照重量份数计包括如下物质：ZrO(OH)2·xH2O粉料70～88份、石蜡1～10份、聚乙烯或聚丙烯10～30份、油酸1～10份。所述氧化锆陶瓷采用如下方法制备而成：将ZrO(OH)2·xH2O粉料、石蜡、聚乙烯或聚丙烯、油酸混匀制成混料；将混料制成直径为3～5mm的颗粒；将颗粒注塑成型，制成坯体；将坯体于100-500℃条件下排胶48～72小时；排胶后的坯体于刚玉坩埚中经1600～1690℃烧结3-5小时，得到氧化锆陶瓷制品。本专利技术通过改变氧化锆陶瓷粉料中的锆元素以及各金属元素的配比来控制调整烧结过程中相变的量和相变温度范围，使其相变量对温度有一个最佳的分布关系，大大改善材料的热膨胀行为、减小热应力，从而改善氧化锆陶瓷的抗热震性。由本专利技术制备的氧化锆陶瓷还具有优异的相对密度和抗弯强度。具体实施方式以下结合实施例进一步说明本专利技术，本专利技术未提及部分均为现有技术。实施例1一种氧化锆陶瓷粉料的制备方法，包括如下步骤：(1)将硝酸锆溶于水，配置成浓度为0.3mol/L溶液A；将混合物溶于水，配置成浓度为0.2mol/L的溶液B，混合物中硝酸镁、硝酸铝、硫酸钛、硝酸镧的摩尔比为22﹕1﹕3﹕4；(2)将溶液A与溶液B混合均匀，配置成溶液C，溶液C中硝酸锆与混合物的摩尔比为82﹕18；(3)将溶液C搅拌加热至90-110℃、保温5～8h、滴入质量浓度为10％的氢氧化铵溶液调节pH值至8.5～9.0，继续加热至115～125℃、保温70～100h得到ZrO(OH)2·xH2O聚合胶；(4)ZrO(OH)2·xH2O聚合胶中加入质量浓度为5％的PEG溶液，ZrO(OH)2·xH2O聚合胶与PEG溶液的重量比为1﹕0.003，搅拌3～5h，然后置于喷雾干燥器中进行喷雾干燥，得到ZrO(OH)2·xH2O粉料。采用上述粉料制备氧化锆陶瓷的方法，包括如下步骤：将ZrO(OH)2·xH2O粉料80份、石蜡5份、聚乙烯20份、油酸5份混匀制成混料；将颗粒用注塑机注塑成型，制成坯体；将坯体置入箱式炉中，于100-500℃条件下排胶48～72小时；排胶后的坯体于刚玉坩埚中经1600～1690℃烧结3-5小时，得到氧化锆陶瓷制品。氧化锆陶瓷制品性能：用阿基米德称重法测量锆管的相对密度，其相对密度可达97％。用力学测量机械测量锆管的抗弯强度达到2000MPa。抗热震性，完好率达99％。实施例2一种氧化锆陶瓷粉料的制备方法，包括如下步骤：(1)将硝酸锆溶于水，配置成浓度为0.1mol/L溶液A；将混合物溶于水，配置成浓度为0.1mol/L的溶液B，混合物中硝酸镁、硝酸铝、硫酸钛、硝酸镧的摩尔比为22﹕1﹕2.5﹕3.5；(2)将溶液A与溶液B混合均匀，配置成溶液C，溶液C中硝酸锆与混合物的摩尔比为80﹕15；(3)将溶液C搅拌加热至90-110℃、保温5～8h、滴入质量浓度为10％的氢氧化铵溶液调节pH值至8.5～9.0，继续加热至115～125℃、保温70～100h得到ZrO(OH)2·xH2O聚合胶；(4)ZrO(OH)2·xH2O聚合胶中加入质量浓度为5％的PEG溶液，ZrO(OH)2·xH2O聚合胶与PEG溶液的重量比为1﹕0.001，搅拌3～5h，然后置于喷雾干燥器中进行喷雾干燥，得到ZrO(OH)2·xH2O粉料。采用上述粉料制备氧化锆陶瓷的方法，包括如下步骤：将ZrO(OH)2·xH2O粉料70份、石蜡1份、聚丙烯10份、油酸1份混匀制成混料；将颗粒用注塑机注塑成型，制成坯体；将坯体置入箱式炉中，于100-500℃条件下排胶4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化锆陶瓷粉料，其特征在于包括锆元素和复合元素，锆元素和复合元素的摩尔比为(80～85)﹕(15～20)，所述复合元素包括镁元素、铝元素、钛元素和镧元素，镁元素、铝元素、钛元素和镧元素的摩尔比为22﹕1﹕(2.5～3.5)﹕(3.5～4.5)组成。/n

【技术特征摘要】
1.一种氧化锆陶瓷粉料，其特征在于包括锆元素和复合元素，锆元素和复合元素的摩尔比为(80～85)﹕(15～20)，所述复合元素包括镁元素、铝元素、钛元素和镧元素，镁元素、铝元素、钛元素和镧元素的摩尔比为22﹕1﹕(2.5～3.5)﹕(3.5～4.5)组成。


2.权利要求1所述氧化锆陶瓷粉料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
将硝酸锆溶于水，配置成溶液A；
将混合物溶于水，配置成溶液B，所述混合物由硝酸镁、硝酸铝、硫酸钛、硝酸镧组成；
将溶液A与溶液B混合均匀，配置成溶液C；
将溶液C搅拌加热、保温、调节pH值至8.5～9.0，继续加热、保温得到ZrO(OH)2·xH2O聚合胶；
ZrO(OH)2·xH2O聚合胶中加入PEG溶液，搅拌，然后进行喷雾干燥，得到ZrO(OH)2·xH2O粉末。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，将硝酸锆溶于水，配置成浓度为0.1～0.5mol/L溶液A。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，将混合物溶于水，配置成浓度为0.1～0.3mol/L的溶液B，混合物中硝酸镁、硝酸铝、硫酸钛、硝酸镧的摩尔比为22﹕1﹕(2.5～3.5)﹕(3.5～4.5)。


5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，将溶液A与溶液B混合均匀，配置成溶液C，溶液C中硝酸锆与混合物的摩...

【专利技术属性】
技术研发人员：连漪，王鹏，张继平，陈平辉，
申请(专利权)人：上海普拉博冶金检测探头有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31