CN104591731A - 一种复合晶粒高耐磨氧化锆陶瓷原料粉体及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合晶粒高耐磨氧化锆陶瓷原料粉体及其制备工艺，该原料粉体包括主料及钇稳定的氧化锆熟料，钇稳定的氧化锆熟料与主料的重量比为1：5～20；其中：主料为氧氯化锆和硝酸钇的组合物，氧氯化锆与硝酸钇的摩尔比为97:3。本发明原料粉体，耐磨性高、硬度高、耐腐蚀。用本发明原料粉体制成的陶瓷件耐磨性高，有利于使用的连续性和持久性，特别适合应用于陶瓷刀，并可广泛应用于其它要求耐磨性高的陶瓷设备或工具。

Description

一种复合晶粒高耐磨氧化锆陶瓷原料粉体及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种陶瓷领域，具体地说是涉及一种复合晶粒高耐磨氧化锆陶瓷原料粉体及其制备工艺。
背景技术
随着人们对绿色健康环保生活方式的追求，新概念陶瓷刀具愈来愈流行并逐渐成为一种时尚，尤其是氧化锆陶瓷刀的使用和市场逐步扩大。相对于钢刀而言，陶瓷刀具有更长的使用寿命，号称“永不磨损”。但是实际上，陶瓷刀正常使用一段时间后，锋利度还是会大幅下降。市场需要真正更长寿命、更耐磨的陶瓷刀。
氧化锆陶瓷刀是由氧化锆陶瓷粉体制成，氧化锆陶瓷原料粉体的性能很大程度地决定了氧化锆陶瓷件成品的特性。因此，应当提高氧化锆陶瓷原料粉体的耐磨性。
发明内容
本发明提供一种复合晶粒高耐磨氧化锆陶瓷原料粉体，其耐磨性高，同时提供其制备工艺。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种复合晶粒高耐磨氧化锆陶瓷原料粉体，包括主料及钇稳定的氧化锆熟料，钇稳定的氧化锆熟料与主料的重量比为1：5～20；其中：主料为氧氯化锆和硝酸钇的组合物，氧氯化锆与硝酸钇的摩尔比为97:3。
钇稳定的氧化锆熟料的制备工艺为：含钇3mol％的钇稳定氧化锆经1450～1750℃煅烧3-5小时，然后经破碎，过筛所得。
钇稳定的氧化锆熟料的粒径为20～80um。
优选地，钇稳定的氧化锆熟料由以下粒径的熟料按重量百分比组成：粒径20～30um(大于等于20um且小于30um)的熟料20％、粒径30～40um(大于等于30um且小于40um)的熟料60％、粒径40～60um(大于等于40um且小于60um)的熟料10％及粒径60-80um(大于等于60um且小于等于80um)的熟料10％。
上述一种复合晶粒高耐磨氧化锆陶瓷原料粉体的制备工艺，按以下步骤进行：
(1)将氧氯化锆、硝酸钇、聚乙二醇搅拌溶于去离子水，制备成溶液A，其中聚乙二醇与主料的重量比为1：100～800，去离子水与氧氯化锆、硝酸钇、聚乙二醇的组合物的重量比为1：0.45～0.85；
将碳酸氢氨与去离子水配制成质量百分浓度为15-20％的溶液，得到溶液B；
将平平加与去离子水配制成质量百分浓度为10％的溶液，得到溶液C；溶液C与溶液A的体积比为1：5～20；
(2)先将钇稳定的氧化锆熟料，与去离子水加到带搅拌器的反应釜中，搅拌，然后同时滴加溶液A和溶液B，进行共沉淀反应；
调节溶液B的滴加速度，控制pH＝8.5～10，反应结束后，继续搅拌并滴加溶液C；
(3)溶液C滴加完后，搅拌，然后采用去离子水水洗处理，烘干、煅烧，最后粉碎即可。
优选地，所述烘干的温度为120～180℃，时间为3～5小时。
优选地，所述煅烧的温度为850～1050℃，时间为3～5小时。
优选地，所述水洗处理为水洗至当量浓度为0.1N的硝酸银溶液检测无氯离子。
采用沉淀法制备钇稳定氧化锆时，加入钇稳定的氧化锆熟料，使其均匀分散于水合锆凝胶中，在煅烧过程中以钇稳定的氧化锆熟料为晶核，形成复合晶粒高耐磨陶瓷原料粉体，使得陶瓷原料粉体的耐磨性、致密性得到很大提高。
本发明原料粉体可按常规方法制成陶瓷刀或其他各种陶瓷件。
采用上述技术方案后，本发明与现有的背景技术相比，具有如下优点：
1、本发明原料粉体，耐磨性高、硬度高、耐腐蚀。
2、用本发明原料粉体制成的陶瓷件耐磨性高，有利于使用的连续性和持久性，特别适合应用于陶瓷刀，并可广泛应用于其它要求耐磨性高的陶瓷设备或工具。
具体实施方式
以下提供本发明的一些实施例，以助于进一步理解本发明，但本发明的保护范围并不仅限于这些实施例。
实施例一
一种复合晶粒高耐磨氧化锆陶瓷原料粉体的制备工艺，按以下步骤进行：
(1)将氧氯化锆、硝酸钇、聚乙二醇搅拌溶于去离子水，制备成溶液A，其中：氧氯化锆与硝酸钇的摩尔比为97:3；聚乙二醇：(氧氯化锆+硝酸钇)的重量比为1：800；去离子水：(氧氯化锆+硝酸钇+聚乙二醇)的重量比为1：0.6；
将碳酸氢氨与去离子水配制成质量百分浓度为20％的溶液，得到溶液B；
将平平加与去离子水配制成质量百分浓度为10％的溶液，得到溶液C；溶液C与溶液A的体积比为1：10；
(2)先将钇稳定的氧化锆熟料、去离子水加到带搅拌器的反应釜中(加入的水刚好浸没反应釜底部即可)，搅拌半小时，钇稳定的氧化锆熟料：(氧氯化锆+硝酸钇)的重量比为1：10；然后同时滴加溶液A和溶液B，进行共沉淀反应；
调节溶液B的滴加速度，控制pH＝9.5，反应结束后，继续搅拌并滴加溶液C；
(3)溶液C滴加完后，再搅拌半小时，然后采用去离子水水洗处理，水洗至当量浓度为0.1N的硝酸银溶液检测无氯离子。然后烘干、烘干的温度为150℃，时间为3小时。然后煅烧，煅烧的温度为1000℃，时间为4小时，最后粉碎即可。
其中，钇稳定的氧化锆熟料的制备方法为：含钇3mol％的钇稳定氧化锆经1450℃煅烧5小时，然后经破碎，过筛所得。
钇稳定的氧化锆熟料由以下粒径的熟料按重量百分比组成：粒径20～30um(大于等于20um且小于30um)的熟料20％、粒径30～40um(大于等于30um且小于40um)的熟料60％、粒径40～60um(大于等于40um且小于60um)的熟料10％及粒径60-80um(大于等于60um且小于等于80um)的熟料10％。
实施例二
一种复合晶粒高耐磨氧化锆陶瓷原料粉体的制备工艺，按以下步骤进行：
(1)将氧氯化锆、硝酸钇、聚乙二醇搅拌溶于去离子水，制备成溶液A，其中：氧氯化锆与硝酸钇的摩尔比为97:3；聚乙二醇：(氧氯化锆+硝酸钇)的重量比为1：100；去离子水：(氧氯化锆+硝酸钇+聚乙二醇)的重量比为1：0.5；
将碳酸氢氨与去离子水配制成质量百分浓度为15％的溶液，得到溶液B；
将平平加与去离子水配制成质量百分浓度为10％的溶液，得到溶液C；溶液C与溶液A的体积比为1：5；
(2)先将钇稳定的氧化锆熟料、去离子水加到带搅拌器的反应釜中，搅拌半小时，钇稳定的氧化锆熟料：(氧氯化锆+硝酸钇)的重量比为1：20；然后同时滴加溶液A和溶液B，进行共沉淀反应；
调节溶液B的滴加速度，控制pH＝9.5，反应结束后，继续搅拌并滴加溶液C；
(3)溶液C滴加完后，再搅拌半小时，然后采用去离子水水洗处理，水洗至当量浓度为0.1N的硝酸银溶液检测无氯离子。然后烘干、烘干的温度为120℃，时间为5小时。然后煅烧，煅烧的温度为1050℃，时间为5小时，最后粉碎即可。
其中，钇稳定的氧化锆熟料的制备方法为：含钇3mol％的钇稳定氧化锆经1500℃煅烧4小时，然后经破碎，过筛所得。钇稳定的氧化锆熟料的粒径为20～80um。
实施例三
一种复合晶粒高耐磨氧化锆陶瓷原料粉体的制备工艺，按以下步骤进行：
(1)将氧氯化锆、硝酸钇、聚乙二醇搅拌溶于去离子水，制备成溶液A，其中：氧氯化锆与硝酸钇的摩尔比为97:3；聚乙二醇：(氧氯化锆+硝酸钇)的重量比为1：500；去离子水：(氧氯化锆+硝酸钇+聚乙二醇)的重量比为1：0.8；
将碳酸氢氨与去离子水配制成质量百分浓度为16％的溶液，得到溶液B；
将平平加与去离子水配制成质量百分浓度为10％的溶液，得到溶液C；溶液C与溶液A的体积比为1：20；
(2)先将钇稳定的氧化锆熟料、去离子水加到带搅拌器的反应釜中，搅拌半小时，钇稳定的氧化锆熟料：(氧氯化锆+硝酸钇)的重量比为1：5；然后同时滴加溶液A和溶液B，进行共沉淀反应；
调节溶液B的滴加速度，控制pH＝10，反应结束后，继续搅拌并滴加溶液C；
(3)溶液C滴加完后，再搅拌半小时，然后采用去离子水水洗处理，水洗至当量浓度为0.1N的硝酸银溶液检测无氯离子。然后烘干、烘干的温度为180℃，时间为4小时。然后煅烧，煅烧的温度为850℃，时间为5小时，最后粉碎即可。
其中，钇稳定的氧化锆熟料的制备方法为：含钇3mol％的钇稳定氧化锆经1700℃煅烧3小时，然后经破碎，过筛所得。钇稳定的氧化锆熟料的粒径为20～80um。
实验：
将实施例一、二、三得到的原料粉体分别按本领域常规方法制成陶瓷刀，另取市面上普通氧化锆陶瓷刀进行对比试验。
参照GB/T3810.6-2006检测标准进行检测。检测结果显示，普通氧化锆陶瓷刀的耐磨性为：磨损体积(mm3)≥3，本实施例一、二、三得到的原料粉体制成的氧化锆陶瓷件的耐磨性为磨损体积(mm3)≤2。
检测结果表明，本发明原料粉体制成的氧化锆陶瓷刀的耐磨性有极大的增强，提高了一倍左右。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种复合晶粒高耐磨氧化锆陶瓷原料粉体，其特征是：包括主料及钇稳定的氧化锆熟料，钇稳定的氧化锆熟料与主料的重量比为1：5～20；其中：主料为氧氯化锆和硝酸钇的组合物，氧氯化锆与硝酸钇的摩尔比为97:3。
2.根据权利要求1所述的一种复合晶粒高耐磨氧化锆陶瓷原料粉体，其特征是：钇稳定的氧化锆熟料的制备方法为：含钇3mol％的钇稳定氧化锆经1450～1750℃煅烧3-5小时，然后经破碎，过筛所得。
3.根据权利要求2所述的一种复合晶粒高耐磨氧化锆陶瓷原料粉体，其特征是：钇稳定的氧化锆熟料的粒径为20～80um。
4.根据权利要求3所述的一种复合晶粒高耐磨氧化锆陶瓷原料粉体，其特征是：钇稳定的氧化锆熟料由以下粒径的熟料按重量百分比组成：粒径20～30um的熟料20％、粒径30～40um的熟料60％、粒径40～60um的熟料10％及粒径60-80um的熟料10％。
5.如权利要求1至4任一项所述的一种复合晶粒高耐磨氧化锆陶瓷原料粉体的制备工艺，其特征是：按以下步骤进行：
(1)将氧氯化锆、硝酸钇、聚乙二醇搅拌溶于去离子水，制备成溶液A，其中聚乙二醇与主料的重量比为1：100～800，去离子水与氧氯化锆、硝酸钇、聚乙二醇的组合物的重量比为1：0.45～0.85；
将碳酸氢氨与去离子水配制成质量百分浓度为15-20％的溶液，得到溶液B；
将平平加与去离子水配制成质量百分浓度为10％的溶液，得到溶液C；溶液C与溶液A的体积比为1：5～20；
(2)先将钇稳定的氧化锆熟料，与去离子水加到带搅拌器的反应釜中，搅拌，然后同时滴加溶液A和溶液B，进行共沉淀反应；
调节溶液B的滴加速度，控制pH＝8.5～10，反应结束后，继续搅拌并滴加溶液C；
(3)溶液C滴加完后，搅拌，然后采用去离子水水洗处理，烘干、煅烧，最后粉碎即可。
6.如权利要求5所述的一种复合晶粒高耐磨氧化锆陶瓷原料粉体的制备工艺，其特征在于：所述烘干的温度为120～180℃，时间为3～5小时。
7.如权利要求5所述的一种复合晶粒高耐磨氧化锆陶瓷原料粉体的制备工艺，其特征在于：所述煅烧的温度为850～1050℃，时间为3～5小时。
8.如权利要求5所述的一种复合晶粒高耐磨氧化锆陶瓷原料粉体的制备工艺，其特征在于：所述水洗处理为水洗至当量浓度为0.1N的硝酸银溶液检测无氯离子。
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