防静电陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种防静电陶瓷及其制备方法。该防静电陶瓷的制备方法包括如下步骤：将原料混合形成混合料，原料包括氧化锆和导电材料，导电材料选自氮化钛、碳化钛、二硼化锆及二硼化钛中的至少一种，所述导电材料与所述氧化锆的质量比为5:100～30:100；将混合料成型，得到坯体；在保护气体的气氛中，将坯体在1200℃～1600℃下烧结，得到防静电陶瓷。上述防静电陶瓷的制备方法能够制备出一种新的防静电陶瓷，该方法制备出的防静电陶瓷能够代替以稀缺的氧化锡为原料的防静电陶瓷。

Antistatic ceramics and their preparation methods

The invention relates to an antistatic ceramic and a preparation method. The anti-static ceramic preparation method comprises the following steps: the raw materials are mixed to form a mixture of raw materials, including zirconium oxide and conductive material, at least a conductive material selected from the group consisting of titanium nitride, titanium carbide, titanium diboride and two zirconium boride in the quality of the conductive material and the zirconium oxide is 5:100 ~ 30:100 the mixture is obtained; forming a blank; the protective gas atmosphere, the billet is sintered at 1200 to 1600 DEG C, anti-static ceramic. The preparation method of the above antistatic ceramics can prepare a new antistatic ceramic. The antistatic ceramic prepared by this method can replace the anti-static ceramics with scarce tin oxide as raw material.

【技术实现步骤摘要】
防静电陶瓷及其制备方法
本专利技术涉及陶瓷材料领域，特别是涉及一种防静电陶瓷及其制备方法。
技术介绍
目前为止，许多防静电产品使用的都是环氧和三聚氰氨、PVC(聚氯乙烯)、橡胶等材料，而相对于其它防静电材料，防静电陶瓷在耐久性、耐腐蚀、抗老化、耐磨、抗压、防水等方面具有更突出的表现，此外，防静电陶瓷还具有美观、防污染、防火、防滑等特点，从而使得防静电陶瓷被广泛地应用在医疗器材、能源、航空航天、电子、石油化工及民用生活等领域，因而，制备出高稳定性能的防静电陶瓷具有重大的实际应用价值和应用前景。目前，生产防静电陶瓷主要是使用锑掺杂氧化锡(ATO)为导电填料，这是因为ATO是一种具有良好导电性的氧化物半导体材料，稳定性好，耐腐蚀性强，但是氧化锡作为制备防静电陶瓷的关键原料，却是一种重要的稀缺资源，随着对其开采量的加大，开采时间的持续，锡资源的稀缺性越来越明显。美国、日本等发达国家相继采取严禁本国锡资源开采的规定，转而从国外大量进口的政策，此外，由于氧化锡在其它高新技术方面的应用，造成国际锡资源价格的不断上长。为了缓解这一形势，减少氧化锡的使用，目前的解决办法是制备ATO包覆型导电填料，通常制备包覆型的导电填料的方法主要有两种，一种是以氧化硅粉为载体，采用非均匀成核法在氧化硅粉的表面包覆一层Sb掺杂SnO2，制备ATO包覆SiO2导电粉；另一种是以氧化硅玻璃纤维为载体，采用非均匀成核法在氧化硅玻璃纤维的表面包覆一层Sb掺杂SnO2制备导电纤维。采用包覆法制备的导电填料，大约节省了50％的ATO。从某种意义上缓解了氧化锡的紧缺的局势，但并没有从本质上解决这一问题，然而，由于氧化锡稀缺，氧化锡价格较高，导致防静电陶瓷的的成本较高，而且采用包覆法制备ATO填料，增加了防静电陶瓷在制备过程中的不可控因素，工艺更为复杂，直接降低了防静电陶瓷的生产效率。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种新的防静电陶瓷的制备方法，该方法制备出的防静电陶瓷能够代替以稀缺的氧化锡为原料的防静电陶瓷。此外，还提供一种防静电陶瓷。一种防静电陶瓷的制备方法，包括如下步骤：将原料混合形成混合料，所述原料包括氧化锆和导电材料，所述导电材料选自氮化钛、碳化钛、二硼化锆及二硼化钛中的至少一种，所述导电材料与所述氧化锆的质量比为5:100～30:100；将所述混合料成型，得到坯体；及在保护气体的气氛中，将所述坯体在1200℃～1600℃下烧结，得到防静电陶瓷。上述防静电陶瓷的制备方法通过使用氮化钛、碳化钛、二硼化锆及二硼化钛中的至少一种作为导电材料，并将含有质量比为5:100～30:100的导电材料和氧化锆的混合料成型形成坯体，然后在保护气体的气氛中在1200℃～1600℃下烧结，以使坯体烧结成具有较好的机械强度、较为致密的烧结体的同时，使导电材料和氧化锆、导电材料与导电材料在高温下发生冶金结合，以在烧结体中形成连续的导电网络，从而降低陶瓷的电阻率，以使陶瓷的表面电阻率在105Ω·cm～1011Ω·cm之间，而使陶瓷具有防静电的效果，能够代替以稀缺的氧化锡为原料的防静电陶瓷，相对于以稀缺的氧化锡为原料的防静电陶瓷的制备，原料来源更加广泛、成本相对较低且制备步骤简单。在其中一个实施例中，所述将原料混合形成混合料的步骤具体为：将所述氧化锆与所述导电材料加水球磨混合12小时～96小时，接着加入粘结剂继续球磨，得到混合料。在其中一个实施例中，所述将所述氧化锆与所述导电材料加水球磨混合的步骤中，所述氧化锆与所述导电材料的质量之和与球磨介质的质量比为1:1～1:3。在其中一个实施例中，所述将所述混合料成型的步骤之前，还包括将所述混合料干燥，然后过80目筛～200目筛的步骤。在其中一个实施例中，所述干燥的步骤为：在80℃～100℃下干燥12小时～24小时。在其中一个实施例中，所述在保护气体的气氛中，将所述坯体在1200℃～1600℃下烧结的步骤之前，还包括排胶的步骤：以2℃/分钟～6℃/分钟的升温速率从室温升温至200℃～300℃，并保温1小时～3小时，再以2℃/分钟～5℃/分钟的升温速率升温至500℃～600℃，并保温1小时～3小时，然后冷却。在其中一个实施例中，所述将所述混合料成型的方法为干压成型、冷等静压成型或注射成型。在其中一个实施例中，所述在保护气体的气氛中，将所述坯体在1200℃～1600℃下烧结的步骤具体为：在所述保护气体的气氛中，将所述坯体以2℃/分钟～10℃/分钟的升温速率从室温升温至1200℃～1600℃，并保温烧结1小时～4小时。一种如上述防静电陶瓷的制备方法制备的得到的防静电陶瓷。附图说明图1为一实施方式的防静电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，一实施方式的防静电陶瓷的制备方法，包括如下步骤：步骤S110：将原料混合形成混合料。其中，导电材料选自氮化钛、碳化钛、二硼化锆及二硼化钛中的至少一种，导电材料与氧化锆的质量比为5:100～30:100。通过按照该比例范围将导电材料与氧化锆共同制备的防静电陶瓷的综合性能更加优异，若掺杂量过少，不能形成连续的导电网络，达不到防静电的效果；而由于导电相是均匀分布在氧化锆基体中，若导电相掺杂过多，会造成氧化锆陶瓷的力学性能、致密度大大地下降，从而限制了氧化锆防静电陶瓷的应用范围。同时，相对于金属，氮化钛、碳化钛、二硼化锆及二硼化钛的膨胀系数与氧化锆相差较小，若加入金属作为导电相，容易导致陶瓷开裂等现象，加大了防静电陶瓷的制备工艺难度。在本实施方式中，将原料混合形成混合料的步骤具体为：将氧化锆与导电材料加水球磨混合12小时～96小时，接着加入粘结剂继续球磨，得到混合料。通过先将氧化锆与导电材料加水球磨混合，在加入粘结剂混合能够使导电材料与氧化锆混合得更加均匀，从而改善陶瓷的微观结构，提高陶瓷的机械强度、致密度以及防静电性能。具体地，将氧化锆与导电材料加水球磨混合的步骤中的水为去离子水。具体地，将氧化锆与导电材料加水球磨的步骤中，氧化锆与导电材料的质量之和与球磨介质的质量比为1:1～1:3。球料比影响了球磨效率，而且会影响球磨后粉料的粒径及大小，进一步影响粉料的成型、烧结性能以及陶瓷的力学、电学性能。具体地，粘结剂选自聚乙二醇2000、聚乙二醇3000及聚乙二醇6000中的一种。粘结剂的质量为氧化锆和导电材料的总质量的5％～10％。进一步地，氧化锆的中位粒径(D50)为2.0μm～8.0μm。使用该粒径范围的氧化锆能够使后续得到的防静电陶瓷具有较好的致密度和较好的机械强度。进一步地，导电材料的中位粒径为2.0μm～8.0μm。使用该粒径范围的导电材料能够使防静电陶瓷的电阻分布更加均匀。步骤S120：将混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防静电陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将原料混合形成混合料，所述原料包括氧化锆和导电材料，所述导电材料选自氮化钛、碳化钛、二硼化锆及二硼化钛中的至少一种，所述导电材料与所述氧化锆的质量比为5:100～30:100；将所述混合料成型，得到坯体；及在保护气体的气氛中，将所述坯体在1200℃～1600℃下烧结，得到防静电陶瓷。

【技术特征摘要】
1.一种防静电陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将原料混合形成混合料，所述原料包括氧化锆和导电材料，所述导电材料选自氮化钛、碳化钛、二硼化锆及二硼化钛中的至少一种，所述导电材料与所述氧化锆的质量比为5:100～30:100；将所述混合料成型，得到坯体；及在保护气体的气氛中，将所述坯体在1200℃～1600℃下烧结，得到防静电陶瓷。2.根据权利要求1所述的防静电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述将原料混合形成混合料的步骤具体为：将所述氧化锆与所述导电材料加水球磨混合12小时～96小时，接着加入粘结剂继续球磨，得到混合料。3.根据权利要求2所述的防静电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述将所述氧化锆与所述导电材料加水球磨混合的步骤中，所述氧化锆与所述导电材料的质量之和与球磨介质的质量比为1:1～1:3。4.根据权利要求1所述的防静电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述将所述混合料成型的步骤之前，还包括将所述混合料干燥，然后过80目筛～200目筛的步骤。5.根据权利要求4所述的防静电陶...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱佐祥，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