專利名稱：具有抗熱震性能的致密氧化鋯陶瓷及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以組分為特征的陶瓷組合物，尤其涉及一種致密的具有抗熱震性能的氧 化鋯陶瓷及其制備方法。
背景技術(shù)：
為制備高性能并具有較長使用壽命的關(guān)鍵高溫結(jié)構(gòu)件，如高溫液態(tài)金屬承燒器、連鑄鋼 輥側(cè)封、連鑄中間包用定徑水口及電子工業(yè)用承燒坩堝等，需要一種高致密、抗腐蝕且抗熱 震性好的材料。目前應(yīng)用于上述方面的材料，如鋯剛玉、莫來石、莫來石-堇青石等，均不能 達(dá)到最佳使用要求。對于上述應(yīng)用，氧化鋯基陶瓷材料由于具有極好的高溫?zé)岱€(wěn)定性和隔熱 性，且與大多數(shù)熔融金屬不潤濕，對熔融金屬、玻璃及熔渣具有好的抗侵蝕性，己被證明是 最有前途的材料。但氧化鋯陶瓷抗熱震性很差，限制了其應(yīng)用。傳統(tǒng)的提高氧化鋯陶瓷抗熱 震性能的方法，如提高氣孔率，是以犧牲材料的致密度為代價的，這將導(dǎo)致材料的力學(xué)性能 及抗腐蝕能力大幅降低，極大影響了氧化鋯陶瓷制品的使用壽命。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠保持氧化鋯陶瓷較好的力學(xué)性能及 抗熔融金屬或玻璃液腐蝕性能的同時，具有高的抗熱震性、高致密度、耐腐蝕的氧化鋯陶瓷。本發(fā)明具有抗熱震性能的致密氧化鋯陶瓷，其組成及原料重量百分比含量為電熔10moP/。 氧化鎂部分穩(wěn)定氧化鋯7§ 82%，磷酸鑭18 22%，外加聚乙烯醇O. 1 0. 3%作分散劑。所述的電熔10mol。/。氧化鎂部分穩(wěn)定氧化鋯為80%，磷酸鑭20% 。所述的外加分散劑聚乙烯醇為0. 2%。制備步驟如下(1) 以電熔10moP/。氧化鎂部分穩(wěn)定氧化鋯78 82%，磷酸鑭18 22%的重量百分比配料，以高純氧化鋯球和水為介質(zhì)，料球水為l: 3: 0.3，并外加分散劑聚乙烯醇0. 1 0. 3 °/。， 球磨7小時，得到流動性良好的料漿；(2) 注漿成型，或?qū)⒘蠞{烘干、研磨造粒后過80目篩、于200Mpa下干壓成型；(3) 160(TC燒結(jié)2小時，制得致密的氧化鋯陶瓷制品。本發(fā)明的有益效果是提供了一種能夠保持氧化鋯陶瓷較好的力學(xué)性能及抗熔融金屬或玻 璃液腐蝕性能的同時，具有高的抗熱震性、高致密度、耐腐蝕的氧化鋯陶瓷。并能夠通過調(diào) 節(jié)磷酸鑭的顆粒大小及加入量來調(diào)節(jié)復(fù)合陶瓷體內(nèi)弱界面的數(shù)量，進(jìn)而實現(xiàn)對致密氧化鋯陶瓷構(gòu)件的抗熱震性進(jìn)行微調(diào)。拓展了致密氧化鋯陶瓷的應(yīng)用范圍，廣泛用于電子元器件、磁 性材料、粉末冶金等行業(yè)。
具體實施方式
本發(fā)明采用市售工業(yè)純電熔10moW氧化鎂部分穩(wěn)定氧化鋯為基體材料，引入的添加相為 磷酸鑭(工業(yè)純)，利用磷酸鑭本身的層片結(jié)構(gòu)及磷酸鑭與氧化鋯陶瓷之間形成的弱連接界面， 提高致密氧化鋯陶瓷抵抗熱震裂紋擴(kuò)展的能力，進(jìn)而提高其抗熱震性。磷酸鑭可穩(wěn)定存在于 1600° C以上的高溫氧化環(huán)境中，并且具有與氧化鋯陶瓷相近的熱膨脹系數(shù)，可與氧化鋯形 成致密復(fù)合陶瓷。相對于氧化鋯晶粒間的強連接，磷酸鑭與氧化鋯之間的界面為弱連接界面， 當(dāng)熱沖擊產(chǎn)生的裂紋擴(kuò)展到弱界面處，將會發(fā)生裂紋的偏轉(zhuǎn)、分叉或橋連現(xiàn)象，從而消耗了 主裂紋擴(kuò)展所需的能量，使得裂紋的快速擴(kuò)展變成慢速可控的擴(kuò)展。通過調(diào)節(jié)磷酸鑭的加入 量，可對弱界面的數(shù)量及分布進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而有效改善氧化鋯陶瓷的抗熱震性。實施例一以重量百分比電熔10moiy。氧化鎂部分穩(wěn)定氧化鋯7鄉(xiāng)，磷酸鑭22%配料，以高純氧化鋯球和水為介質(zhì)(料球水=1: 3: 0.3)，并加入O. 2%聚乙烯醇做分散劑，球磨7小時，然后將料漿烘干，研磨造粒后過80目篩，采用干壓成型法，壓力200Mpa，制成25*6*4111111的長條， 并在160(T C燒結(jié)2小時，制得致密的氧化鋯陶瓷制品。在同樣的熱震條件下(將制品加熱到一定溫度，然后水淬冷)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)含20wt。/。 磷酸鑭的氧化鋯陶瓷材料的臨界熱震溫度比不含磷酸鑭的氧化鋯材料的臨界熱震溫度提高了 500° C。實施例二以重量百分比電熔10moW氧化鎂部分穩(wěn)定氧化鋯80y。，磷酸鑭20%配料，以高純氧化鋯球和水為介質(zhì)，(料球水=1: 3: 0.3)并加入O. 2%聚乙烯醇做分散劑，球磨7小時，得到流動性良好的料漿，通過注漿成型法制成小坩堝，并在160(T C燒結(jié)2小時，制得致密的氧化 鋯陶瓷制品。制品經(jīng)130(TC水淬冷實驗不裂。實施例三以重量百分比電熔10moW氧化鎂部分穩(wěn)定氧化鋯82W，磷酸鑭18%配料，以高純氧化鋯球和水為介質(zhì)，(料球水=1: 3: 0.3)并加入O. 3%聚乙烯醇做分散劑，球磨7小時，得到流動性良好的料漿，通過注漿成型法制成小坩堝，并在160(T C燒結(jié)2小時，制得致密的氧化 鋯陶瓷制品。制品經(jīng)1300。C水淬冷實驗不裂。
權(quán)利要求
1.一種具有抗熱震性能的致密氧化鋯陶瓷，其組成及原料重量百分比含量為電熔10mol％氧化鎂部分穩(wěn)定氧化鋯78～82％，磷酸鑭18～22％，外加聚乙烯醇0.1～0.3％作分散劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的具有抗熱震性能的致密氧化鋯陶瓷，其特征在于，所述的電熔10mol% 氧化鎂部分穩(wěn)定氧化鋯為80%，磷酸鑭20% 。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的具有抗熱震性能的致密氧化鋯陶瓷，其特征在于，所述的外加分散 劑聚乙烯醇為0. 2%。
4. 權(quán)利要求1的具有抗熱震性能的致密氧化鋯陶瓷制備方法，具體步驟如下(1) 以電熔10moP/。氧化鎂部分穩(wěn)定氧化鋯78 82%，磷酸鑭18 22%的重量百分比配料，以高純氧化鋯球和水為介質(zhì)，料球水為l: 3: 0.3，并外加分散劑聚乙烯醇0. 1 0. 3 % ， 球磨7小時，得到流動性良好的料漿；(2) 注漿成型，或?qū)⒘蠞{烘干、研磨造粒后過80目篩、于200Mpa下干壓成型；(3) 160(TC燒結(jié)2小時，制得致密的氧化鋯陶瓷制品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有抗熱震性能的氧化鋯陶瓷，其組成及原料重量百分比含量為電熔10mol％氧化鎂部分穩(wěn)定氧化鋯78～82％，磷酸鑭18～22％，外加聚乙烯醇0.1～0.3％作分散劑；經(jīng)配料、注漿成型或干壓成型后于1600℃燒結(jié)。本發(fā)明提供了一種能夠保持氧化鋯陶瓷較好的力學(xué)性能及抗熔融金屬或玻璃液腐蝕性能的同時，具有高的抗熱震性、高致密度、耐腐蝕的氧化鋯陶瓷，廣泛用于電子元器件、磁性材料、粉末冶金等行業(yè)。
文檔編號C04B35/48GK101269959SQ20081005292
公開日2008年9月24日 申請日期2008年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月28日
發(fā)明者欣 何, 劉家臣, 畏 敬, 順 李, 李中秋 申請人:天津大學(xué)