一种陶瓷及其制备方法与应用技术

本发明专利技术一种陶瓷及其制备方法与应用，涉及一种氧化锆陶瓷。通过将氧化铈、氧化钇添加到氧化锆中，在较低的温度下制备性能不低于钇锆结构陶瓷的氧化锆陶瓷。该陶瓷以氧化物计包含CeO2?7～30wt％、Y2O3?0.1～12wt％、ZrO2?50～92wt％，密度可达6.4g/cm3，丰富了氧化锆产品的颜色。该陶瓷制品能够在250℃的环境中工作，并提高了该材质磨介在干法研磨和粘稠物料的研磨中研磨效率，并具有较小的研磨损耗，为氧化锆结构陶瓷增加了新产品，拓宽了氧化锆结构陶瓷的应用领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氧化锆陶瓷，属于结构陶瓷

技术介绍
氧化锆具有单斜晶系、四方晶系和立方晶系三种晶型。通常为单斜晶系，密度为5.65g/cm3 ;在1170°C转化为四方晶系，密度为6. 10g/cm3 ;在2715°C转化为立方晶系，密度为6. 27g/cm3。在烧结氧化锆陶瓷时，晶型之间的转化伴随着体积的膨胀与收缩，这种膨胀与收缩不发生在同一温度，因此采用纯氧化锆烧结时会造成制品开裂，很难生产纯氧化锆成分的陶瓷，在实际生产中采用添加某些氧化物作为晶型稳定剂，如添加Y203、Ca0、Mg0等， 使氧化锆的晶型稳定为四方晶型，降低制品在晶型转变时的收缩或膨胀。目前，常见的氧化锆陶瓷制品材质为氧化钇稳定的氧化锆结构陶瓷，该材质制品的性能在200°C以上的环境中工作会严重降低在高于200°C的环境中使用，易出现裂纹，表面脱落等缺陷，从而降低使用寿命。氧化钇稳定的氧化锆制品密度理论上限为6. IOg/cm3,实际生产的乾错陶瓷制品密度范围为5. 9 6. 07g/cm3,该材质的研磨介质在处理粘稠或密度大物料的应用中，容易浮于物料上方，降低工作效率。虽然立方相氧化锆理论上具有6.27g/cm3的密度，但在制备过程中，随着温度降低，其晶型转变为体积更大的四方相，密度降低，因此6. 27g/cm3的氧化锆难于实际应用。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术提供一种抗热震性好，在250°C以下力学性能基本保持不变且密度范围在5. 5 6. 4g/cm3的氧化锆结构陶瓷。本专利技术采用的技术方案为同时添加稀土氧化物氧化钇和氧化铈到氧化锆中，经过成型、烧结、加工制备氧化锆结构陶瓷，调节陶瓷产品的密度和抗热震性能。本专利技术的陶瓷，以氧化物计包含CeO2 7 30wt*%、Y203 0. I 12wt*%、Zr02 58 92wt %。本专利技术陶瓷的优选方案之一为组成中还包含Al2O3 0.5 15wt%和/或TiO20. I 0. 5wt%。本专利技术陶瓷的再一优选方案为组成中还包含Gd2O3 0. 5 3wt%、La2O3 0. I 3wt %、Pr6O11 0. 5 8wt %、Nd2O3 0. 05 0. Iwt %、Tb4O7 0. 04 0. Iwt % 中至少一种。本专利技术陶瓷的制备方法，包括以下步骤步骤一以氧化物计按组成配比将Y2O3>CeO2,ZrO2,Gd2O3>La2O3>Pr6O11,Nd2O3>Tb4O7,Al2O3JiO2，或以氧化物计按组成配比将钇锆陶瓷粉及CeO2,Gd2O3>La2O3>Pr6O11,Nd2O3>Tb4O7,A1203、TiO2，或以氧化物计按组成配比将钇锆陶瓷前驱体及Ce02、Gd203、La2O3> Pr6O11, Nd2O3>Tb4O7, A1203、TiO2，或以氧化物计按组成配比将钇锆陶瓷中间体及Ce02、Gd203、La2O3> Pr6O11,Nd203、Tb4O7, A1203、TiO2,与水球磨混匀得到浆料一；步骤二 将浆料一干燥后粉碎得到陶瓷破碎粉，或在浆料一中加入粘结剂继续球磨得浆料二，所述粘接剂与各氧化物总重量的重量比为粘接剂/E氧化物=O 20 100，粘结剂为PVA、纤维素醚类有机物；步骤三将浆料二喷雾干燥后，得到陶瓷造粒粉；步骤四在陶瓷破碎 粉中加入有机粘结剂，经过注射成型后得到陶瓷生坯，或者在陶瓷破碎粉中加入单体、交联剂混合溶液进行凝胶注模成型，得到陶瓷生坯，或将陶瓷造粒粉进行压制成型得到陶瓷生坯；步骤五将陶瓷生坯脱脂，排除生坯中的粘结剂，并于1300°C 1500°C烧结，得到陶瓷毛坯；步骤六将陶瓷毛坯进行机加工、抛光处理得到陶瓷产品。本专利技术陶瓷制备方法的另一方案为，包括以下步骤步骤甲(I)按配比将氧氯化锆或硝酸氧锆配成溶液，并按配方加入Y、La、Gd、Ce、Pr、Nd、Tb、Al元素的溶液，搅拌混匀成混合料液；(2)用沉淀剂沉淀混合料液，经过滤、洗涤后得到陶瓷前驱体，所述沉淀剂为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸钾中的至少一种溶液；(3)灼烧步骤乙所得的前驱体，得到陶瓷中间体；(4)将步骤丙所得的陶瓷中间体与TiO2混合均匀、粉碎后得到陶瓷破碎粉；步骤乙在破碎粉中加入粘结剂、水球磨得浆料一，所述粘接剂与各氧化物总重量的重量比为粘接剂/ E氧化物=0 20 : 100，粘结剂为PVA、纤维素醚类有机物；步骤丙将浆料一干燥和造粒后，得到陶瓷造粒粉；步骤丁 在陶瓷破碎粉中加入有机粘结剂，经过注射成型后得到陶瓷生坯，或者在陶瓷破碎粉中加入单体、交联剂进行凝胶注模成型，得到陶瓷生坯，或将陶瓷造粒粉进行压制成型得到陶瓷生坯；步骤戊将陶瓷生坯脱脂，排除生坯中的粘结剂，并于1300°C 1500°C烧结，得到陶瓷毛坯；步骤已将陶瓷毛坯进行机加工和/或抛光处理得到陶瓷产品。本专利技术陶瓷的制备方法的再一优选方案为步骤二或步骤乙中，在球磨之前加入分散剂，分散剂重量与各氧化物总重量之比为分散剂/ E氧化物=0 20 : 100,分散剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸盐类有机物、聚丙烯酸脂类有机物、聚马来酸类有机物、聚马来酸酐类有机物、聚甲基丙烯酸盐、聚丙烯酸脂及马来酸共聚物。本专利技术陶瓷的制备方法再一优选方案为步骤四或步骤丁中，所述有机粘结剂为热塑性树脂、增塑剂、润滑剂、辅助剂，其中热塑性树脂为聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素、丙烯酸类对脂、聚乙烯醇，增塑剂为石蜡、蜂蜡、酞酸二乙酯、酞酸二丁酯、酞酸二辛酯、脂肪酸酯，润滑剂为硬脂酸盐、硬质酸酯，辅助剂为油酸，花生、大豆等植物油、动物油、萘等的升华物以及分解温度不同的树脂，有机粘结剂与各氧化物总重量的重量比为粘结剂/ E氧化物=10 40 100。本专利技术陶瓷的制备方法再一优选方案为步骤四或步骤丁中，所述凝胶注模成型的单体为丙烯酰胺，交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺。本专利技术陶瓷的制备方法再一优选方案为步骤四或步骤丁中，所述凝胶注模成型之前，需加入引发剂过硫酸铵和催化剂四甲基乙二胺。本专利技术的有益效果(I)为结构陶瓷材料领域增加了一种能够在250°C的环境中长期工作、抗热震性能更好的氧化钇陶瓷；(2)氧化锆陶瓷的密度可调范围更广，最高可达6.4g/cm3 ； (3)加入廉价的氧化铈稳定剂，降低了生产成本，并改变陶瓷的颜色，丰富了氧化锆产品的颜色；(4)在较低的烧结温度下获得较好的陶瓷力学性能；(5)降低了材料的磨耗，拓宽了氧化锆陶瓷的应用领域；(6)使用的主要稀土原料氧化铈价格较氧化锆陶瓷常用稀土稳定剂氧化钇便宜；(7)无需添加其它设备，利用原有的钇锆陶瓷生产线即可实现本专利技术的工业化生产。具体实施例方式表I实施例I 9及对比例配料表单位g 权利要求1.一种陶瓷，特征在于其组成以氧化物计包含CeO2 7 30wt%、Y2O3 O. I 12wt%、ZrO2 58 92wt%。2.根据权利要求I所述的陶瓷，其特征在于，所述组成中还包含Al2O30.5 15被％和/ 或 TiO2 O. I Iwt %。3.根据权利要求I或2所述的陶瓷，其特征在于，所述组成中还包含Gd2O3O. 5 3wt %、La2O3 O. I 3w本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：龚斌，刘革命，李联和，胡志军，杨惠明，王文平，谢楠，彭牛生，
申请(专利权)人：赣州虔东稀土集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：