本發(fā)明屬于光伏材料，涉及一種氧化鋁陶瓷材料，尤其涉及一種光伏用zta陶瓷材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、光伏硅片制備過程中需要高溫以及急速升降溫，對耐高溫的無機材料具有較高的要求。

2、現(xiàn)有技術(shù)中的陶瓷包括氧化鋁陶瓷、莫來石陶瓷以及碳化陶瓷，但氧化鋁陶瓷在制備過程中晶粒結(jié)合緊密，雖然在常溫下能夠有著很好的力學(xué)性能，但在急速升降溫情況下，存在熱膨脹或收縮導(dǎo)致各晶粒間的晶界無法滿足空間擴展需求，導(dǎo)致氧化鋁陶瓷產(chǎn)生應(yīng)力，在使用過程中易發(fā)生斷裂風(fēng)險；莫來石陶瓷使用大尺寸的晶粒，增加了晶粒之間的空間，以應(yīng)對升降溫導(dǎo)致的熱膨脹問題，但晶粒結(jié)合程度較差，在常溫與高溫下的力學(xué)性能均無法滿足高承載的工作；碳化硅陶瓷在高溫下的性能優(yōu)越，但其造價高昂，為一般高溫材料的十倍以上，無法進行大批量使用。

3、cn117776751a公開了一種高耐磨性zta陶瓷材料制備方法，其將氧化鋯、氧化鋁作為主晶相，用納米碳纖維作為增韌劑，但其并不涉及對抗熱震性能的改進；cn117602956a公開了一種氧化鋁光伏絕緣陶瓷，其原料包括氧化鋁、單壁碳納米管、氮化硅以及二氧化硅，但其同樣不涉及對抗熱震性能的改進。cn118026658a公開了一種高純氧化鋁粉的低蓄熱莫來石匣缽及其制備方法，但該莫來石材料的力學(xué)性能以及抗熱震性能均較差。

4、因此，如何提供一種成本較低、且高溫下具有高強度、高韌性以及優(yōu)越抗熱震性能的光伏用zta陶瓷材料及其制備方法，是本領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種光伏用zta陶瓷材料及其制備方法，該光伏用zta(氧化鋯增韌氧化鋁)陶瓷材料具有較低的制備成本，且在高溫下具有高強度、高韌性以及優(yōu)越抗熱震性能，能夠滿足光伏領(lǐng)域?qū)μ沾刹牧先找嬖龈叩男枨蟆?/p>

2、為達到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種光伏用zta陶瓷材料，以質(zhì)量百分數(shù)計，所述光伏用zta陶瓷材料的粉體原料包括5wt％至18wt％的單斜氧化鋯、5wt％至40wt％的釔穩(wěn)定四方氧化鋯、5wt％至21wt％的板狀剛玉以及21wt％至79wt％的氧化鋁。

4、單斜氧化鋯在常溫下維持單斜晶體，晶粒結(jié)構(gòu)結(jié)合緊密，保證了光伏用zta陶瓷材料的使用條件，并且能夠在高溫條件下發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，從單斜晶體轉(zhuǎn)換成四方晶體，晶型轉(zhuǎn)變使晶界有效空間增大，減緩了由于高溫?zé)崤蛎泴?dǎo)致的應(yīng)力問題，從而在高溫下能夠維持高強度；板狀剛玉的使用則能夠產(chǎn)生部分空位，進一步提升光伏用zta陶瓷材料的抗熱震性能。

5、優(yōu)選地，以板狀剛玉最大長度為長，板狀剛玉的厚度為高，所述板狀剛玉的長高比為8:1至12:1。

6、優(yōu)選地，所述光伏用zta陶瓷材料的制備原料中，單斜氧化鋯的用量低于釔穩(wěn)定四方氧化鋯的用量。

7、第二方面，本發(fā)明提供了一種如第一方面所述光伏用zta陶瓷材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

8、均勻混合粉體原料、粘結(jié)劑、分散劑以及溶劑，將所得漿料噴霧造粒，然后經(jīng)成型以及燒結(jié)，得到所述光伏用zta陶瓷材料。

9、優(yōu)選地，所述噴霧造粒所得造粒粉的含水量為0.4wt％至0.6wt％。

10、優(yōu)選地，所述噴霧造粒所得造粒粉能夠通過第一目數(shù)篩網(wǎng)，且不通過第二目數(shù)篩網(wǎng)。

11、所述第一目數(shù)為50目至80目，所述第二目數(shù)為270目至325目。

12、優(yōu)選地，所述陳腐的時間為18h以上。

13、優(yōu)選地，所述成型的單向壓力為150mpa至300mpa。

14、優(yōu)選地，所述燒結(jié)的升溫速率不超過4℃/min。

15、優(yōu)選地，所述燒結(jié)的溫度為1560℃至1650℃。

16、優(yōu)選地，所述燒結(jié)的時間為2h至4h。

17、優(yōu)選地，所述混合的方法包括球磨。

18、優(yōu)選地，所述粉體原料中的單斜氧化鋯的平均粒徑為0.8μm至1.2μm。

19、優(yōu)選地，所述粉體原料中的釔穩(wěn)定四方氧化鋯的平均粒徑為0.8μm至1.2μm。

20、優(yōu)選地，所述粉體原料中的板狀剛玉的平均粒徑為0.8μm至1.2μm。

21、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

22、單斜氧化鋯在常溫下維持單斜晶體，晶粒結(jié)構(gòu)結(jié)合緊密，保證了光伏用zta陶瓷材料的使用條件，并且能夠在高溫條件下發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，從單斜晶體轉(zhuǎn)換成四方晶體，晶型轉(zhuǎn)變使晶界有效空間增大，減緩了由于高溫?zé)崤蛎泴?dǎo)致的應(yīng)力問題，從而在高溫下能夠維持高強度；板狀剛玉的使用則能夠產(chǎn)生部分空位，進一步提升光伏用zta陶瓷材料的抗熱震性能。

技術(shù)特征：

1.一種光伏用zta陶瓷材料，其特征在于，以質(zhì)量百分數(shù)計，所述光伏用zta陶瓷材料的粉體原料包括5wt％至18wt％的單斜氧化鋯、5wt％至40wt％的釔穩(wěn)定四方氧化鋯、5wt％至21wt％的板狀剛玉以及21wt％至79wt％的氧化鋁。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏用zta陶瓷材料，其特征在于，以板狀剛玉最大長度為長，板狀剛玉的厚度為高，所述板狀剛玉的長高比為8:1至12:1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光伏用zta陶瓷材料，其特征在于，所述光伏用zta陶瓷材料的制備原料中，單斜氧化鋯的用量低于釔穩(wěn)定四方氧化鋯的用量。

4.一種如權(quán)利要求1至3任一項所述光伏用zta陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述噴霧造粒所得造粒粉的含水量為0.4wt％至0.6wt％；

6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括在噴霧造粒后成型之前的陳腐；

7.根據(jù)權(quán)利要求4至6任一項所述的制備方法，其特征在于，所述成型的單向壓力為150mpa至300mpa。

8.根據(jù)權(quán)利要求4至7任一項所述的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié)的升溫速率不超過4℃/min；

9.根據(jù)權(quán)利要求4至8任一項所述的制備方法，其特征在于，所述混合的方法包括球磨。

10.根據(jù)權(quán)利要求4至8任一項所述的制備方法，其特征在于，所述粉體原料中的單斜氧化鋯的平均粒徑為0.8μm至1.2μm；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種光伏用ZTA陶瓷材料及其制備方法，以質(zhì)量百分數(shù)計，所述光伏用ZTA陶瓷材料的粉體原料包括5wt％至18wt％的單斜氧化鋯、5wt％至40wt％的釔穩(wěn)定四方氧化鋯、5wt％至21wt％的板狀剛玉以及21wt％至79wt％的氧化鋁。本發(fā)明提供的ZTA陶瓷材料在制備時存在晶型轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生的內(nèi)部空間用于晶粒熱膨脹，增強了ZTA陶瓷材料的抗熱震性與高溫性能，而且板狀剛玉的使用能夠進一步提升抗熱震性能，并彌補氧化鋯價格過高的缺陷；其中無機氧化物的使用不僅能夠抑制晶粒過度長大，還能夠有利于氣體從晶粒內(nèi)部逸出，降低燒成分度，從而滿足光伏領(lǐng)域?qū)μ沾刹牧系母邚姸纫蟆?br/>
技術(shù)研發(fā)人員：孫家明,祁東,潘菊萍,張金,林佳繼
受保護的技術(shù)使用者：嘉庚（江蘇）特材有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9