高纯高强高韧氧化锆复合陶瓷超薄板及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种韧性强度可调，价格低廉的氧化锆复合陶瓷超薄板，提供高纯氧化锆与氧化铪、氧化钇、氧化铈、氧化钙、氧化镁、氧化铝、氧化钛、氧化硅、氧化钴、氧化铁、氧化钪、氧化钒、氧化锰、氧化镍、氧化铜、氧化锌、氧化铌、氧化钼、氧化铟、氧化锡、氧化钡、氧化钽、氧化钨、氧化镧、氧化镨、氧化钕、氧化碲、氧化铽、氧化铕、氧化铒中的至少一种复合的高纯高强高韧氧化锆复合陶瓷超薄板及其制备方法，采用纳米级高纯复合氧化锆粉与无残留粘结剂，无残留表面活性剂，无残留润滑剂，无残留增塑剂进行炼胶，炼胶完毕后进行流延，对流延体进行三阶段均匀化刮平工艺，保证特定的温度及湿度条件下进行干燥处理获得薄板毛坯，最后进行排胶烧结处理，即获得高纯高强高韧氧化锆复合陶瓷超薄板。

High purity, high strength and high toughness zirconium oxide composite ceramic ultrathin plate and preparation method thereof

The present invention provides a kind of toughness strength adjustable, zirconia ceramic composite thin plate with low cost, high pure zirconium oxide and hafnium oxide, yttrium oxide, cerium oxide, calcium oxide, Magnesium Oxide, alumina, titanium oxide, silicon oxide, cobalt oxide, iron oxide, scandium oxide, vanadium oxide, manganese oxide, nickel oxide and Zinc Oxide, copper oxide, niobium oxide, molybdenum oxide, indium oxide, tin oxide, barium oxide, tantalum oxide, tungsten oxide, lanthanum oxide, praseodymium oxide, neodymium oxide, tellurium oxide, terbium oxide, europium oxide, erbium oxide in at least one of the composite Gao Chungao strong high toughness of zirconia ceramic composite thin plate and the preparation method, using high-purity nanometer zirconia composite powder with no residual binder, no residual surfactant, no residual lubricant, no residual plasticizer of rubber, rubber after casting, to The casting body three stage homogenization scraping process, ensure the temperature and humidity in the specific conditions of dry processing to obtain the sheet blank, finally discharging sintering processing, to obtain high purity high strength and high toughness zirconia ceramic composite thin plate.

【技术实现步骤摘要】
高纯高强高韧氧化锆复合陶瓷超薄板及其制备方法
本专利技术属于材料制备工艺
，具体涉及一种高纯高强高韧氧化锆复合陶瓷超薄板及其制备方法。
技术介绍
氧化锆陶瓷以其优异的高温物理和力学性能而得到广泛应用，尤其被用于苛刻条件下使用的关键部件。由于ZrO2的导热性能低、热膨胀系数大，因此ZrO2制品的热稳定性较差。但采用部分稳定ZrO2原料制得的制品晶型组成的ZrO2原料制得的陶瓷制品的热稳定性最好。因此制造ZrO2结构陶瓷往往采用部分稳定ZrO2原料而不是全稳定ZrO2原料。生产ZrO2结构陶瓷一般用3mo1％Y2O3稳定的ZrO2超细粉。ZrO2结构陶瓷的成型方法有：热压铸成型、干压成型和等静压成型、注浆成型、流延成型等。流延成型是把陶瓷粉料与大量的有机粘结剂、增塑剂、分散剂等充分混合，得到可以流动的粘稠浆料，把浆料加入流延机的料斗，用刮刀控制厚度，经加料嘴向传送带流出，烘干后得到膜坯。此工艺适合制备薄膜材料，为了获得较好的柔韧性而加入大量的有机物，要求严格控制工艺参数，否则易造成起皮、条纹、薄膜强度低或不易剥离等缺陷。中国专利03114097.1提供了由流延法制备氧化锆陶瓷的方法，(1)将湿化学法生产的部分稳定四方晶相的氧化锆微粉在600-800℃下煅烧1-3小时进行预处理，(2)预处理后的氧化锆微粉加入球磨机，然后以氧化锆粉体重量为基础计算按重量百分比加入分散剂1-3％、溶剂50-60％、均化剂0.5-3％，球磨10小时制成一次浆料。再在上述一次料浆中分别加入增塑剂2-8％，粘接剂3-10％后二次球磨10小时制成流延料浆，上述分散剂为蓖麻油或磷酸酯，粘接剂为为聚乙烯醇缩丁醛，增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯的混合物，重量比1∶1，溶剂为无水乙醇，均化剂为环己酮，(3)球磨后的流延浆料经过真空搅拌除泡10-30分钟，控制浆料粘度10000-30000mPa.s，然后在大型流延机上进行流延，同时在60℃-100℃下干燥2-3小时，制备成氧化锆陶瓷生坯，流延后的生坯放在承烧板上以0.5-1.5℃/min的升温速率从室温升到600℃，保温4小时排胶，然后在小于1540℃下烧结2-4小时。中国专利201210445355.2提供了一种片式氧化锆传感器的低温共烧方法，所述方法包括：在氧化钇稳定氧化锆中加入低熔点、具有离子导电性的玻璃粉，配制浆料；将浆料流延成型，切割，冲过孔、参比气体通道、气体室等；印刷Pt等贵金属电极，叠层热压，并在1000℃～1200℃下共烧0.5～4小时。中国专利201210229317.3提供了一种片状氧化锆陶瓷的涂布制备方法，包括以下步骤：提供质量百分比为60-65%的氧化锆陶瓷粉、质量百分比为20-25%的有机溶剂、质量百分比为1.2-1.8%的分散剂、质量百分比为4.0-6.0%的粘结剂、质量百分比为2.5-7.0%的增塑剂；所述有机溶剂采用二元共沸混合有机溶剂体系，如丁酮和乙醇；所述分散剂采用两种，如鱼油和油酸；所述粘结剂采用分子链长和分子链短的两种不同的聚乙烯醇缩丁醛（PVB）；所述增塑剂采用聚乙二醇（PEG）和邻苯二甲酸二丁酯（DBP）。中国专利200510063557.0提供了一种亚微米氧化锆电解质薄膜材料的制备方法，属于电解质薄膜材料的
，为了解决现有技术不能制备亚微米氧化锆电解质薄膜材料的问题，提出一种工艺简单、在1200-1300℃的低温下烧结的制备方法，制备出的薄膜材料具有良好的电导性，在1000℃时其电导率为0.130-0.150S/cm，晶粒尺寸为0.1-1μm，为亚微米量级，从而提高了强度和抗热震性，满足氧化锆固体电解质薄膜材料制备器件的综合性能的需要。中国专利201410017105.8提供了一种基于氧化物流延浆料的车用氧传感器，其中，敏感层基体、空气通道层、空气通道支撑体和加热层基体由流延浆料制成，流延浆料包括以下重量份的物质：氧化锆粉体5-7份，有机溶剂3-5份，助剂0.5-1.5份。该车用氧传感器的各层基体均采用氧化锆材料制成，烧结过程中，各基体层具有好的烧结结合度，尤其是空气通道层，无需在空气通道内填充碳粉、淀粉等有机物，避免因残留物存在于空气通道而影响传感器的灵敏度。中国专利200910109439.7提供了一种片式氧传感器，所述片式氧传感包括一加热器基体，该加热器基体为一氧化钇稳定的氧化锆流延基片上依次设有绝缘层、加热电极、绝缘层，所述绝缘层由Al2O3浆料涂覆形成，所述Al2O3浆料的固含量为55wt％～80wt％，浆料粘度为8000～100000mpas，所述片式氧传感器的抗弯强度为890～900MPa。中国专利200710051946.0提供了一种用于控制汽车发动机中空燃比的平板式氧传感器芯片的制造方法，其工艺步骤是将钇掺杂氧化锆陶瓷粉制成流延浆料，通过流延工艺制成光洁平整的薄片，再由非接触切割机切成相应的传感片、加热片和中间片，在传感片内外印刷电极，在加热片上印上加热电阻，然后用叠层热压方式把三片压合成平板式氧传感器整体，经脱除有机物最后在1300℃～1500℃烧结而成。中国专利200510121311.4提供了一种固体氧化物燃料电池电解质隔膜的制备方法，按以下步骤实现：(1)以加有稳定剂的氧化锆为电解质材料，加入成型助剂后投入球磨机中分散，再加入PVB溶液继续混磨得到浆料；(2)将该浆料进行真空脱泡和陈腐处理；(3)进行流延制成生膜带，再经模具裁剪成生膜片；(4)将生膜片按所需要的厚度叠层，然后放入静水压机中压合成坯片，并同时作表面粗化处理，再冲切成型；(5)将成型的坯片装窑烧结。中国专利201310049370.X提供了一种硼硅酸盐玻璃及球形氧化铝低温共烧陶瓷生瓷带及其制备方法，该生瓷带由玻璃-陶瓷复合材料和流延介质组成，其中玻璃-陶瓷复合材料是由硼硅酸盐玻璃、球形氧化铝组成；流延介质是由混合溶剂、单体粘结剂、塑性剂和分散剂组成。本专利技术制备的低温共烧陶瓷生带表面平整、光滑，生带固含量可达88~92wt%，烧成收缩率为9~11%，各个方向烧结收缩率差异小，能在850℃实现与Au、Ag等低熔点金属布线共烧。本专利技术提供的生料带烧结瓷体具有优良的介电性能：10GHz下，介电常数（εr）为7~8，介质损耗（tanδ）小于2×10-3，并有效解决了传统LTCC生瓷带烧结收缩的各向异性问题。中国专利201110363370.8提供了一种纳米多孔高效隔热板的制备方法，属于纳米多孔隔热材料领域。工艺为：将纳米粉体利用机械分散和化学分散结合的方法与纤维、结合剂、遮光剂、增塑剂、干燥控制剂、分散剂及适量的调节干湿程度的试剂均匀的混合；利用干压成型、流延成型或挤压成型等方法使其成型；控制干燥条件，对成型样品进行干燥，然后覆上一定厚度和材质的反射层，即可得到纳米多孔高效隔热板。现有技术均仅针对低纯度氧化锆流延成型技术进行研究，没有针对高纯度细晶低温烧结超韧技术进行研究，从而产品的应用面较窄，没有真正发挥氧化锆材料的韧性特性。
技术实现思路
为了解决现有技术在高端精密设备用高纯高强高韧氧化锆复合陶瓷超薄板在使用中无法满足要求的情况，本专利技术提供了一种全新的高纯高强高韧氧化锆复合陶瓷超薄板及其制备方法。本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纯高强高韧氧化锆复合陶瓷超薄板及其制备方法，其特征在于具体步骤如下：（1）按特定的配比选取纳米级的氧化锆粉掺杂其他氧化物的纳米复合氧化锆粉，在纳米粉放入无残留分散剂、无残留粘结剂，无残留表面活性剂，无残留润滑剂，无残留增塑剂进行真空炼胶；（2）将步骤（1）中获得炼胶料进行流延处理，并对流延薄板进行三次刮平处理，并进行恒温恒湿干燥；（3）将步骤（2）中获得流延成型坯料进行排胶及烧结处理，即得高纯高强高韧氧化锆复合陶瓷超薄板；（4）测量步骤（3）中高纯高强高韧氧化锆复合陶瓷超薄板的密度、纯度、晶粒尺寸、抗弯强度及硬度。

【技术特征摘要】
1.一种高纯高强高韧氧化锆复合陶瓷超薄板及其制备方法，其特征在于具体步骤如下：（1）按特定的配比选取纳米级的氧化锆粉掺杂其他氧化物的纳米复合氧化锆粉，在纳米粉放入无残留分散剂、无残留粘结剂，无残留表面活性剂，无残留润滑剂，无残留增塑剂进行真空炼胶；（2）将步骤（1）中获得炼胶料进行流延处理，并对流延薄板进行三次刮平处理，并进行恒温恒湿干燥；（3）将步骤（2）中获得流延成型坯料进行排胶及烧结处理，即得高纯高强高韧氧化锆复合陶瓷超薄板；（4）测量步骤（3）中高纯高强高韧氧化锆复合陶瓷超薄板的密度、纯度、晶粒尺寸、抗弯强度及硬度。2.根据权利要求1所述的高纯高强高韧氧化锆复合陶瓷超薄板及其制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的纳米复合氧化锆粉中掺杂氧化铪、氧化钇、氧化铈、氧化钙、氧化镁、氧化铝、氧化钛、氧化硅、氧化钴、氧化铁、氧化钪、氧化钒、氧化锰、氧化镍、氧化铜、氧化锌、氧化铌、氧化钼、氧化铟、氧化锡、氧化钡、氧化钽、氧化钨、氧化镧、氧化镨、氧化钕、氧化碲、氧化铽、氧化铕、氧化铒中的至少一种。3.根据权利要求1所述的高纯高强高韧氧化锆复合陶瓷超薄板及其制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的纳米复合氧化锆粉的主元素纯度为99.9%~99.999%。4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：南京云启金锐新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32