CN106145938A - 氧化锆复合陶瓷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氧化锆复合陶瓷及其制备方法。一种氧化锆复合陶瓷，按照质量百分比计，包括：65％～80％的氧化锆基体、10％～30％的导电材料及2％～11％的纳米增强材料，其中所述导电材料选自有色金属氧化物、白色金属氧化物、具有钛矿结构的化合物及具有尖晶石结构的化合物中的至少一种，所述有色氧化物选自CuO、Cu2O、V2O5、NiO、MnO、MnO2、CoO、Co2O3、Co3O4、Fe2O3、FeO、Fe3O4及Cr2O3中的至少一种，所述白色氧化物选自ZnO、SnO2、TiO2中的至少一种。所述具有钛矿结构的化合物选自CaTiO3、BaTiO3、LaCrO3、LaSr0.1Cr0.9O3、SrTiO3、LaFeO3中的至少一种，所述具有尖晶石结构的化合物的结构式为AB2O4，其中，A选自Mg、Fe、Zn及Mn中的至少一种，所述B选自Al、Cr及Fe中的至少一种。上述氧化锆复合陶瓷防静电性能优良、力学性能高。
Description
技术领域
本发明涉及一种氧化锆复合陶瓷及其制备方法。
背景技术
当两种物体相互摩擦时，一种物体中的电子因受原子核的束缚较弱，跑到另一个物体上去，使得到电子的物体由于其中的负电荷多于正电荷，因而显出带负电；失去电子的物体由于其中的正电荷多于负电荷，因而显出带正电，这就是摩擦起电现象。由此物体所带的电称为“静电”，当其积聚到一定程度时就会发生静电放电现象。在当今日益发展的电子工业时代，各种微电子、光电子原件的应用非常广泛，而静电放电能够破坏电子原件、改变半导体元器件的电性能、破坏电子系统，造成整个设备故障或失灵；与此同时，静电电荷释放时产生静电火花，极易引燃易燃易爆材料，造成极大危险和经济损失。
陶瓷材料具有良好的耐磨性、耐腐蚀、耐高温、刚性好等优点，是理想的防静电材料。目前披露的防静电陶瓷材料制作方法，大都是通过在陶瓷基体中加入第二相，即导电相的方法，使陶瓷材料的电阻率降低为105到109Ω·cm，从而达到静电耗散的目的。
由于目前的防静电陶瓷材料采用的是陶瓷基体+导电相粉体物理混合的方法制备，因此需要加入较多的导电相(一般的比例是20％～40％质量分数)才能达到所需要的电阻率，这无疑大大增加了陶瓷基体的杂质含量，降低了陶瓷体本身的力学性能。
发明内容
基于此，有必要，提供一种防静电性能优良、力学性能高的氧化锆复合陶瓷及其制备方法。
一种氧化锆复合陶瓷，其特征在于，按照质量百分比计，包括：65％～80％的氧化锆基体、10％～30％的导电材料及2％～11％的纳米增强材料，其中所述导 电材料选自有色金属氧化物、白色金属氧化物、具有钛矿结构的化合物及具有尖晶石结构的化合物中的至少一种，所述有色氧化物选自CuO、Cu2O、V2O5、NiO、MnO、MnO2、CoO、Co2O3、Co3O4、Fe2O3、FeO、Fe3O4及Cr2O3中的至少一种，所述白色氧化物选自ZnO、SnO2、TiO2中的至少一种，所述具有钛矿结构的化合物选自CaTiO3、BaTiO3、LaCrO3、LaSr0.1Cr0.9O3、SrTiO3、LaFeO3的至少一种，所述具有尖晶石结构的化合物的结构式为AB2O4，其中，A选自Mg、Fe、Zn及Mn中的至少一种，所述B选自Al、Cr及Fe中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述氧化锆基体以质量百分含量计包括2％～10％的稳定剂及90％～98％的氧化锆，所述稳定剂选自氧化钇、氧化镁、氧化钙及氧化铈中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述纳米增强材料选自纳米氧化锆及纳米氧化铝中的至少一种。
上述氧化锆复合陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据氧化锆复合陶瓷中氧化锆基体的及导电材料的量提供氧氯化锆溶液及所述导电材料对应的金属离子溶液，合并后得到母液；
提供分散剂溶液，将所述分散剂溶液加热至60℃～65℃，其中所述分散剂溶液中的分散剂与氧化锆基体中氧化锆的质量比0.5:99.5～1:99。
将浓度为2mol/L～3mol/L的氨水及所述母液同时加入所述分散剂溶液中反应，控制反应温度为60℃～65℃，反应的pH值为8-10，反应结束后陈化2小时～5小时，过滤后干燥得到前驱体；
将所述前驱体在800℃～1100℃下烧结1小时～5小时得到块状材料；
将所述块状材料与纳米增强材料球磨24小时～48小时得到氧化锆复合陶瓷粉体；
将所述氧化锆复合陶瓷粉体造粒后制成生坯；及
将所述生坯缓慢升温至1280℃～1520℃进行烧结得到所述氧化锆复合陶瓷。
在其中一个实施例中，所述将所述生坯缓慢升温至1280℃～1520℃进行烧结的步骤中，以0.5～3℃/min的升温速率升温至700℃，之后再以4～5℃/min的升温速率升温至1280℃～1520℃。
在其中一个实施例中，根据氧化锆复合陶瓷中氧化锆基体及导电材料的量提供氧氯化锆溶液及所述导电材料对应的金属离子溶液的步骤中，所述氧氯化锆溶液的浓度为80～85g/L，根据所述氧化锆复合陶瓷中导电材料的量换算为金属氧化物的量，将金属氧化物分别用硝酸溶解配制成浓度为0.4mol/L～0.6mol/L的金属离子溶液。
在其中一个实施例中，所述过滤后干燥得到前驱体的步骤中，过滤后得到的沉淀物采用去离子水冲洗后，将冲洗后的沉淀物在10～40Pa下冷冻干燥2小时～5小时得到所述前驱体。
在其中一个实施例中，所述分散剂溶液中的分散剂选自SD-05、D3005、D900及聚丙烯酸铵中的至少一种，所述分散剂溶液的浓度为10g/L～30g/L。
在其中一个实施例中，所述将所述氧化锆复合陶瓷粉体造粒后制成生坯的步骤中，将所述氧化锆复合陶瓷粉体进行喷雾造粒，得到粒度为0.7μm～1μm、比表面积为8～11m2/g的粉体。
在其中一个实施例中，所述将所述前驱体在800℃～1100℃下烧结1小时～5小时得到块状材料的步骤中，以1～3℃/min的升温速率升温到800℃～1100℃。
上述氧化锆复合陶瓷，加入的导电材料具有导体或者半导体的性质，加入到氧化锆基体中以后，能显著的降低氧化锆基体本身的电阻率，同时，加入的导电材料在高温烧结时，不会氧化分解，从而避免在氧化锆复合陶瓷内部产生孔洞，提高了氧化锆基体的防静电性能和致密性；纳米增强材料能吸收部分断裂能，从而起到补强和增韧的双重效果；上述氧化锆复合陶瓷的制备方法，采用共沉淀法，采用氨水作为沉淀剂，反应生成均匀的沉淀，之后再进行烧结，相较于传统的物理混合方法，使得导电材料在氧化锆基体中的分布更加均匀，甚至可以进入氧化锆晶格中，形成连续、导通的导电回路，从而可以减少导电材料的用量，同时也提高了氧化锆复合陶瓷的力学性能，由于导电材料在氧化锆基体中均匀分布，因此整个氧化锆复合陶瓷的局部电阻率相同，可以避免静电在氧化锆复合陶瓷的表面形成不安全的快速放电。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
一种氧化锆复合陶瓷，按照质量百分比计，包括：65％～80％的氧化锆基体、10％～30％的导电材料及2％～11％的纳米增强材料。
其中，导电材料选自有色金属氧化物、白色金属氧化物、具有钛矿结构的化合物及具有尖晶石结构的化合物中的至少一种。
有色氧化物选自CuO、Cu2O、V2O5、NiO、MnO、MnO2、CoO、Co2O3、Co3O4、Fe2O3、FeO、Fe3O4及Cr2O3中的至少一种。
白色氧化物选自ZnO、SnO2、TiO2中的至少一种。
具有钛矿结构的化合物选自CaTiO3、BaTiO3、LaCrO3、LaSr0.1Cr0.9O3、SrTiO3、LaFeO3的至少一种。
具有尖晶石结构的化合物的结构式为AB2O4，其中，A选自Mg、Fe、Zn及Mn中的至少一种，B选自Al、Cr及Fe中的至少一种。具有尖晶石结构的化合物可以为：MgAl2O4、FeAl2O4、ZnCr2O4、或MnFe2O4。
优选的，氧化锆基体以质量百分含量计包括2％～10％的稳定剂及90％～98％的氧化锆，所述稳定剂选自氧化钇、氧化镁、氧化钙及氧化铈中的至少一种。加入稳定剂可以提高氧化锆的韧性。
优选的，纳米增强材料选自纳米氧化锆及纳米氧化铝中的至少一种。
上述氧化锆复合陶瓷，加入的导电材料具有导体或者半导体的性质，加入到氧化锆基体中以后，能显著的降低氧化锆基体本身的电阻率；同时，加入的导电材料在高温烧结时，不会氧化分解，从而避免在氧化锆复合陶瓷内部产生孔洞，提高了氧化锆基体的防静电性能和致密性；加入的导电材料烧结后，在氧化锆基体中形成导电或半导电的离散型晶粒相，从而可以使氧化锆复合陶瓷的电阻率下降到105-109Ω·cm左右；加入纳米增强材料，利用热膨胀和弹性模 量的失配使得断裂应力增加，同时吸收部分断裂能，从而具备补强和增韧的双重效果，在弥散强化材料中存在裂纹扩展的钉扎和偏转、弯曲效应，也能起到增韧作用，它不受温度的影响，因此可作为一种有效的高温增韧机制。
上述氧化锆复合陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
步骤S110、根据氧化锆复合陶瓷中氧化锆基体的及导电材料的量提供氧氯化锆溶液及导电材料对应的金属离子溶液，合并后得到母液。
优选的，氧氯化锆溶液的浓度为80～85g/L。
如果导电材料为有色金属氧化物、白色金属氧化物，就称取对应量的金属氧化物，用硝酸溶解配置成浓度为0.4mol/L～0.6mol/L的金属离子溶液。
如果导电材料为具有钛矿结构的化合物及具有尖晶石结构的化合物，就将导电材料的量换算为对应的金属氧化物的量，然后称取对应的金属氧化物，分别用硝酸溶解配制成浓度为0.4mol/L～0.6mol/L的金属离子溶液。
例如，导电材料为1mol的LaCrO3，则加入0.5mol的Cr2O3和0.5mol的La2O3，然后分别配成0.4～0.6mol/L的硝酸盐溶液。
优选的，氧化锆基体中还含有稳定剂，氧化锆基体以质量百分含量计包括2％～10％的稳定剂及90％～98％的氧化锆，稳定剂选自氧化钇、氧化镁、氧化钙及氧化铈中的至少一种，则母液中还含有稳定剂对应的金属离子。进一步的，该步骤中，称取对应量的稳定剂，采用硝酸溶解后，配置成浓度为0.4mol/L～0.6mol/L的金属离子溶液，加入母液中。
步骤S120、提供分散剂溶液，将所述分散剂溶液加热至60℃～65℃，其中分散剂溶液中的分散剂与氧化锆基体中氧化锆的质量比为0.5:99.5～1:99。
优选的，分散剂溶液的浓度为10g/L-30g/L。
优选的，分散剂溶液中的分散剂选自SD-05、D3005、D900及聚丙烯酸铵中的至少一种。
优选的，将分散剂溶液加热至60℃～65℃的步骤中，升温速率为1～2℃/min。
步骤S130、将浓度为2mol/L～3mol/L的氨水及母液同时加入分散剂溶液中反应，控制反应温度为60℃～65℃，反应的pH值为8-10，反应结束后陈化2小时～5小时，过滤后干燥得到前驱体。
优选的，在向分散剂溶液中加入氨水及母液时，采用滴加的方式加入，控制两种液体的流量以保持pH值为8-10。
优选的，将浓度为2mol/L～3mol/L的氨水及母液同时加入分散剂溶液中反应时，不断搅拌，生成氢氧化物沉淀。
优选的，过滤后得到的沉淀物采用去离子水冲洗后，将冲洗后的沉淀物在10～40Pa下冷冻干燥2小时～5小时得到前驱体。进一步的，采用去离子水冲洗5次。
优选的，浓度为2mol/L～3mol/L的氨水使用前用质量分数为25％的氨水和去离子水配置而成。
步骤S140、将前驱体在800℃～1100℃下烧结1小时～5小时得到块状材料。
优选的，以1～3℃/min的升温速率升温到800℃～1100℃。
优选的，烧结在空气电阻炉中进行。
步骤S150、将块状材料与纳米增强材料球磨24小时～48小时得到氧化锆复合陶瓷粉体。
优选的，纳米增强材料选自纳米氧化锆及纳米氧化铝中的至少一种。
优选的，采用氧化锆球作为球磨介质，块状材料与纳米增强材料的总量、氧化锆球及水的质量比为1：1～3：0.5～1。
步骤S160、将氧化锆复合陶瓷粉体造粒后制成生坯。
优选的，将所述氧化锆复合陶瓷粉体进行喷雾造粒，得到粒度为0.7μm～1μm、比表面积为8～11m2/g的粉体。
优选的，采用干压成型、等静压成型、注射成型、挤出成型或凝胶成型的方法制成生坯。
步骤S170、将生坯缓慢升温至1280℃～1520℃进行烧结得到氧化锆复合陶瓷。
优选的，以0.5～3℃/min的升温速率升温至700℃，之后再以4～5℃/min的升温速率升温至1280℃～1520℃。该步骤中，低温段升温缓慢，防止坯体出现开裂、鼓泡、气孔等缺陷。
优选的，在1280℃～1520℃烧结2小时～5小时。
步骤S180、将所述氧化锆复合陶瓷进行机械加工、抛光。
上述氧化锆复合陶瓷的制备方法，采用共沉淀法，采用氨水作为沉淀剂，反应生成均匀的沉淀，之后再进行烧结，相较于传统的物理混合方法，使得导电材料在氧化锆基体中的分布更加均匀，甚至可以进入氧化锆晶格中，形成连续、导通的导电回路，从而可以减少导电材料的用量，同时也提高了氧化锆复合陶瓷的力学性能，由于导电材料在氧化锆基体中均匀分布，因此整个氧化锆复合陶瓷的局部电阻率相同，可以避免静电在氧化锆复合陶瓷的表面形成不安全的快速放电。
以下，结合具体实施例进行详细说明。
实施例1
一种氧化锆复合陶瓷包含以下质量分数的组分：
| 氧化锆 | 76％ |
| 氧化钇 | 4％ |
| 三氧化二铁 | 1％ |
| 氧化镍 | 7％ |
| 三氧化二铬 | 2％ |
| 纳米氧化铝 | 10％ |
上述氧化锆复合陶瓷的制备方法包括以下步骤：
步骤一：根据表中的氧化锆的质量比例，按摩尔比换算为氧氯化锆的质量比，配成80g/L的水溶液；之后按质量比称取Y2O3和三氧化二铁、氧化镍、三氧化二铬，然后用硝酸溶解，分别配成0.4mol/L的硝酸盐溶液。最后将称好的各物质溶液加入到反应釜，搅拌均匀形成母液。
步骤二：利用共沉淀法进行反应、沉淀。向反应釜中加入去总粉体质量3倍的去离子水和总粉体质量0.5％的分散剂，分散剂为SD-05，以1℃/分的速度缓慢升温至65℃。选择质量分数25％的浓氨水作为沉淀剂，在浓氨水中加入去 离子水配成3mol/L的沉淀剂溶液。将步骤一所配溶液和氨水同步加入反应釜，控制反应温度为60℃，注意调节两种溶液的流量，使保持pH值为10，同时不断搅拌，生成氢氧化物沉淀，直至母液加完。待反应完毕后，将沉淀物陈化3小时，然后过滤，用去离子水冲洗沉淀物5次。然后将冲洗后的沉淀物放入冷冻干燥机，调节干燥压力为20Pa，冷冻干燥干燥3小时，从而得到无硬团聚的防静电氧化锆前驱体。
步骤三：将步骤2得到的前驱体采用空气电阻炉以1℃/分的速度升温到950℃，并保温2小时，得到防静电氧化锆块状粉体。
步骤四：将步骤3得到的块状粉体和按质量比称好的纳米氧化铝粉一起加入球磨机，进行湿磨混合，磨球采用氧化锆材质磨球，料球水的比例为1：2：0.5，球磨时间30小时。
步骤五：将球磨好的粉体进行喷雾造粒，得到粒度为0.8μm，比表9m2/g的防静电氧化锆陶瓷粉体。
步骤六：将制备好的氧化锆防静电陶瓷粉体放入干压模具，压制成长50mm，宽10mm、高8mm的长条。
步骤七：将成型好的生坯放入空气炉中进行烧结。升温速率为700摄氏度以前为1℃/分；700℃以后4℃/分，直至升到最高烧结温度。最高烧结温度1400℃，并保温2.5小时。
步骤八：根据需要对烧结好的氧化锆防静电陶瓷进行机械加工，得到长36mm、宽4mm，高3mm的长条，然后抛光，得到尺寸、形状、表面质量合格的防静电陶瓷成品。
实施例2
一种防静电氧化锆陶瓷包含以下质量分数的组分：
| 氧化锆 | 70％ |
| 氧化钇 | 5％ |
| LaSr0.1Cr0.9O3 | 20％ |
| 纳米氧化锆 | 5％ |
上述氧化锆复合陶瓷的制备方法包括以下步骤：
步骤一：根据表中的氧化锆的质量比例，按摩尔比换算为氧氯化锆的质量比，配成82g/L的水溶液；将LaSr0.1Cr0.9O3按质量比折算为摩尔比，再换算成前驱氧化物氧化镧、氧化锶、氧化铬的质量比，然后把几种氧化物和氧化钇分别用硝酸溶解，分别配成0.5mol/L的硝酸盐溶液。最后将称好的各物质溶液加入到反应釜，搅拌均匀形成母液。
步骤二：利用共沉淀法进行反应、沉淀。向反应釜中加入去总粉体质量4倍的去离子水和总粉体质量0.6％的分散剂，分散剂为D3005，以2℃/分的速度缓慢升温至62℃。选择质量分数25％的浓氨水作为沉淀剂，在浓氨水中加入去离子水配成2mol/L的沉淀剂溶液。将步骤一所配溶液和氨水同步加入反应釜，控制反应温度为62℃，注意调节两种溶液的流量，使保持pH值为9，同时不断搅拌，生成氢氧化物沉淀，直至母液加完。待反应完毕后，将沉淀物陈化4小时，然后过滤，用去离子水冲洗沉淀物5次。然后将冲洗后的沉淀物放入冷冻干燥机，调节干燥压力为25Pa，冷冻干燥干燥2小时，从而得到无硬团聚的防静电氧化锆前驱体。
步骤三：将步骤2得到的前驱体采用空气电阻炉以2℃/分的速度升温到1000℃，并保温3小时，得到防静电氧化锆块状粉体。
步骤四：将步骤3得到的块状粉体和按质量比称好的纳米氧化锆粉一起加入球磨机，进行湿磨混合，磨球采用氧化锆材质磨球，料球水的比例为1：2.5：0.6，球磨时间24小时。
步骤五：将球磨好的粉体进行喷雾造粒，得到粒度为1μm，比表8m2/g的防静电氧化锆陶瓷粉体。
步骤六：将制备好的氧化锆防静电陶瓷粉体放入等静压模具，压制后加工成长50mm，宽10mm、高8mm的长条。
步骤七：将成型好的生坯放入空气炉中进行烧结。升温速率为700摄氏度以前为2℃/分；700℃以后5℃/分，直至升到最高烧结温度。最高烧结温度1360℃，并保温2小时。
步骤八：根据需要对烧结好的氧化锆防静电陶瓷进行机械加工，得到长 36mm、宽4mm，高3mm的长条，然后抛光，得到尺寸、形状、表面质量合格的防静电陶瓷成品。
实施例3
一种防静电氧化锆陶瓷包含以下质量分数的组分：
| 氧化锆 | 65％ |
| 氧化钇 | 3％ |
| 氧化钛 | 30％ |
| 纳米氧化铝 | 2％ |
上述氧化锆复合陶瓷的制备方法包括以下步骤：
步骤一：根据表中的氧化锆的质量比例，按摩尔比换算为氧氯化锆的质量比，配成81g/L的水溶液；按质量比称取Y2O3、氧化钛，然后用硝酸溶解，分别配成0.6mol/L的硝酸盐溶液。最后将称好的各物质溶液加入到反应釜，搅拌均匀形成母液。
步骤二：利用共沉淀法进行反应、沉淀。向反应釜中加入去总粉体质量6倍的去离子水和总粉体质量0.8％的分散剂，分散剂为D900，以1℃/分的速度缓慢升温至63℃。选择质量分数25％的浓氨水作为沉淀剂，在浓氨水中加入去离子水配成3mol/L的沉淀剂溶液。将步骤一所配溶液和氨水同步加入反应釜，控制反应温度为63℃，注意调节两种溶液的流量，使保持pH值为8，同时不断搅拌，生成氢氧化物沉淀，直至母液加完。待反应完毕后，将沉淀物陈化3小时，然后过滤，用去离子水冲洗沉淀物5次。然后将冲洗后的沉淀物放入冷冻干燥机，调节干燥压力为30Pa，冷冻干燥干燥5小时，从而得到无硬团聚的防静电氧化锆前驱体。
步骤三：将步骤2得到的前驱体采用空气电阻炉以1℃/分的速度升温到1050℃，并保温2.5小时，得到防静电氧化锆块状粉体。
步骤四：将步骤3得到的块状粉体和按质量比称好的纳米氧化铝粉一起加入球磨机，进行湿磨混合，磨球采用氧化锆材质磨球，料球水的比例为1：2：0.6，球磨时间36小时。
步骤五：将球磨好的粉体进行喷雾造粒，得到粒度为0.9μm，比表9.5m2/g的防静电氧化锆陶瓷粉体。
步骤六：将制备好的氧化锆防静电陶瓷粉体和粘结剂按80：20的质量比混炼。粘结剂中石蜡占60％、聚乙烯占20％、聚丙烯占20％(均为质量分数)混炼后注射成型，得到长50mm，宽10mm、高8mm的长条注射生坯。
步骤七：将成型好的生坯放入空气炉中进行烧结。升温速率为700摄氏度以前为0.5℃/分；700℃以后4℃/分，直至升到最高烧结温度。最高烧结温度1320℃，并保温3小时。
步骤八：根据需要对烧结好的氧化锆防静电陶瓷进行机械加工得到长36mm、宽4mm，高3mm的长条，然后抛光，得到尺寸、形状、表面质量合格的防静电陶瓷成品。
实施例4
一种防静电氧化锆陶瓷包含以下质量分数的组分：
| 氧化锆 | 70％ |
| 氧化钇 | 4％ |
| 氧化锌 | 10％ |
| 氧化锡 | 10％ |
| 纳米氧化铝 | 6％ |
上述氧化锆复合陶瓷的制备方法包括以下步骤：
步骤一：根据表中的氧化锆的质量比例，按摩尔比换算为氧氯化锆的质量比，配成85g/L的水溶液；之后按质量比称取Y2O3、氧化锌和氧化锡，然后用硝酸溶解，分别配成0.5mol/L的硝酸盐溶液。最后将称好的各物质溶液加入到反应釜，搅拌均匀形成母液。
步骤二：利用共沉淀法进行反应、沉淀。向反应釜中加入去总粉体质量5倍的去离子水和总粉体质量1％的分散剂，分散剂为聚丙烯酸铵，以1℃/分的速度缓慢升温至64℃。选择质量分数25％的浓氨水作为沉淀剂，在浓氨水中加入 去离子水配成3mol/L的沉淀剂溶液。将步骤一所配溶液和氨水同步加入反应釜，控制反应温度为64℃，注意调节两种溶液的流量，使保持pH值为9，同时不断搅拌，生成氢氧化物沉淀，直至母液加完。待反应完毕后，将沉淀物陈化4小时，然后过滤，用去离子水冲洗沉淀物5次。然后将冲洗后的沉淀物放入冷冻干燥机，调节干燥压力为40Pa，冷冻干燥干燥5小时，从而得到无硬团聚的防静电氧化锆前驱体。
步骤三：将步骤2得到的前驱体采用空气电阻炉以3℃/分的速度升温到1000℃，并保温2小时，得到防静电氧化锆块状粉体。
步骤四：将步骤3得到的块状粉体和按质量比称好的纳米氧化铝粉一起加入球磨机，进行湿磨混合，磨球采用氧化锆材质磨球，料球水的比例为1：3：0.5，球磨时间48小时。
步骤五：将球磨好的粉体进行喷雾造粒，得到粒度为0.7μm，比表11m2/g的防静电氧化锆陶瓷粉体。
步骤六：将制备好的氧化锆防静电陶瓷粉体和占粉体质量5％的粘结剂PVA、0.8％的增塑剂DOP、0.5％的分散剂PMMA等混合均匀，挤出长50mm，宽10mm、高8mm的长条。
步骤七：将成型好的生坯放入空气炉中进行烧结。升温速率为700摄氏度以前为1.5℃/分；700℃以后5℃/分，直至升到最高烧结温度。最高烧结温度1380℃，并保温2小时。
步骤八：根据需要对烧结好的氧化锆防静电陶瓷加工成长36mm、宽4mm，高3mm的长条、抛光，得到尺寸、形状、表面质量合格的防静电陶瓷成品。
实施例5
一种防静电氧化锆陶瓷包含以下质量分数的组分：
| 氧化锆 | 70％ |
| 氧化钇 | 3％ |
| MgAl2O4 | 25％ |
| 纳米氧化铝 | 2％ |
上述氧化锆复合陶瓷的制备方法包括以下步骤：
步骤一：根据表中的氧化锆的质量比例，按摩尔比换算为氧氯化锆的质量比，配成82g/L的水溶液；将MgAl2O4按质量比折算为摩尔比，再换算成前驱氧化物氧化镁、氧化铝的质量比，然后把两种氧化物和氧化钇分别用硝酸溶解，分别配成0.5mol/L的硝酸盐溶液最后将称好的各物质溶液加入到反应釜，搅拌均匀形成母液。
步骤二：利用共沉淀法进行反应、沉淀。向反应釜中加入去总粉体质量3倍的去离子水和总粉体质量0.6％的分散剂，分散剂为SD-05，以1℃/分的速度缓慢升温至62℃。选择质量分数25％的浓氨水作为沉淀剂，在浓氨水中加入去离子水配成3mol/L的沉淀剂溶液。将步骤一所配溶液和氨水同步加入反应釜，控制反应温度为62℃，注意调节两种溶液的流量，使保持pH值为9，同时不断搅拌，生成氢氧化物沉淀，直至母液加完。待反应完毕后，将沉淀物陈化3小时，然后过滤，用去离子水冲洗沉淀物5次。然后将冲洗后的沉淀物放入冷冻干燥机，调节干燥压力为20Pa，冷冻干燥干燥3小时，从而得到无硬团聚的防静电氧化锆前驱体。
步骤三：将步骤2得到的前驱体采用空气电阻炉以1℃/分的速度升温到1000℃，并保温2小时，得到防静电氧化锆块状粉体。
步骤四：将步骤3得到的块状粉体和按质量比称好的纳米氧化铝粉一起加入球磨机，进行湿磨混合，磨球采用氧化锆材质磨球，料球水的比例为1：2：0.5，球磨时间30小时。
步骤五：将球磨好的粉体进行喷雾造粒，得到粒度为0.8μm，比表10m2/g的防静电氧化锆陶瓷粉体。
步骤六：将制备好的氧化锆防静电陶瓷粉体和占粉体质量20％的石蜡一起加热搅匀后，进行热压注成型，制得50mm，宽10mm、高8mm的长条。
步骤七：先将成型好的生坯埋入装有刚玉粉的坩埚中脱蜡，然后放入空气炉中进行烧结。升温速率为700摄氏度以前为1℃/分；700℃以后4℃/分，直至升到最高烧结温度。最高烧结温度1380℃，并保温2小时。
步骤八：根据需要对烧结好的氧化锆防静电陶瓷进行机械加工，得到长 36mm、宽4mm，高3mm的长条，然后抛光，得到尺寸、形状、表面质量合格的防静电陶瓷成品。
对比例：
| 氧化钇部分稳定氧化锆 | 60％ |
| 三氧化二铁 | 10％ |
| 氧化镍 | 18％ |
| 三氧化二铬 | 12％ |
步骤一：按表中质量比分别称量氧化钇部分稳定氧化锆、三氧化二铁、氧化镍、三氧化二铬，然后加入到球磨机中，进行物理混合。其中，料：球：水＝1:2:0.6，球磨时间30小时。
步骤二：称取粉体总质量1％的PVA，然后配成10％的PVA溶液，加入到球磨好的浆料中，搅拌均匀。
步骤三：将加好PVA的浆料转移到带搅拌桨的贮料罐中，然后进行喷雾造粒，得到圆球形粉末。
步骤四：将得到的球形粉末放入干压模具内，成型为长50mm，宽10mm、高8mm的长条。
步骤五：把成型好的生坯放入空气炉中进行烧结，升温速度2℃/分，直至最高烧结温度1400℃，然后保温2小时。
步骤六：对烧结好的毛坯进行加工，得到长36mm、宽4mm，高3mm的长条。
对实施例1-5及对比例制备的产品进行密度、电阻率、抗弯强度及硬度测试，测试结果如表1所示。
其中，电阻率测试采用体积电阻测试仪，测试温度：25℃，测试湿度：50％。
密度测试采用精密密度天平，测试温度：25℃。
抗弯强度采用抗弯强度测试仪，测试方法为三点抗弯强度测试法。
硬度测试采用维氏硬度仪。
表1
从表1可以看出，实施例1-5制备的产品的电阻率远低于对比例，实施例1-5制备的产品的密度、抗弯强度及硬度均高于对比例。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种氧化锆复合陶瓷，其特征在于，按照质量百分比计，包括：65％～80％的氧化锆基体、10％～30％的导电材料及2％～11％的纳米增强材料，其中所述导电材料选自有色金属氧化物、白色金属氧化物、具有钛矿结构的化合物及具有尖晶石结构的化合物中的至少一种，所述有色氧化物选自CuO、Cu2O、V2O5、NiO、MnO、MnO2、CoO、Co2O3、Co3O4、Fe2O3、FeO、Fe3O4及Cr2O3中的至少一种，所述白色氧化物选自ZnO、SnO2、TiO2中的至少一种，所述具有钛矿结构的化合物选自CaTiO3、BaTiO3、LaCrO3、LaSr0.1Cr0.9O3、SrTiO3、LaFeO3的至少一种，所述具有尖晶石结构的化合物的结构式为AB2O4，其中，A选自Mg、Fe、Zn及Mn中的至少一种，所述B选自Al、Cr及Fe中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的氧化锆复合陶瓷，其特征在于，所述氧化锆基体以质量百分含量计包括2％～10％的稳定剂及90％～98％的氧化锆，所述稳定剂选自氧化钇、氧化镁、氧化钙及氧化铈中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的氧化锆复合陶瓷，其特征在于，所述纳米增强材料选自纳米氧化锆及纳米氧化铝中的至少一种。
4.如权利要求1所述的氧化锆复合陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据氧化锆复合陶瓷中氧化锆基体及导电材料的量提供氧氯化锆溶液及所述导电材料对应的金属离子溶液，合并后得到母液；
提供分散剂溶液，将所述分散剂溶液加热至60℃～65℃，其中所述分散剂溶液中的分散剂与氧化锆基体中氧化锆的质量比为0.5:99.5～1:99；
将浓度为2mol/L～3mol/L的氨水及所述母液同时加入所述分散剂溶液中反应，控制反应温度为60℃～65℃，反应的pH值为8-10，反应结束后陈化2小时～5小时，过滤后干燥得到前驱体；
将所述前驱体在800℃～1100℃下烧结1小时～5小时得到块状材料；
将所述块状材料与纳米增强材料球磨24小时～48小时得到氧化锆复合陶瓷粉体；
将所述氧化锆复合陶瓷粉体造粒后制成生坯；及
将所述生坯缓慢升温至1280℃～1520℃进行烧结得到所述氧化锆复合陶瓷。
5.根据权利要求4所述的氧化锆复合陶瓷的制备方法，其特征在于，所述将所述生坯缓慢升温至1280℃～1520℃进行烧结的步骤中，以0.5～3℃/min的升温速率升温至700℃，之后再以4～5℃/min的升温速率升温至1280℃～1520℃。
6.根据权利要求4所述的氧化锆复合陶瓷的制备方法，其特征在于，根据氧化锆复合陶瓷中氧化锆基体及导电材料的量提供氧氯化锆溶液及所述导电材料对应的金属离子溶液的步骤中，所述氧氯化锆溶液的浓度为80～85g/L，根据所述氧化锆复合陶瓷中导电材料的量换算为金属氧化物的量，将金属氧化物分别用硝酸溶解配制成浓度为0.4mol/L～0.6mol/L的金属离子溶液。
7.根据权利要求4所述的氧化锆复合陶瓷的制备方法，其特征在于，所述过滤后干燥得到前驱体的步骤中，过滤后得到的沉淀物采用去离子水冲洗后，将冲洗后的沉淀物在10～40Pa下冷冻干燥2小时～5小时得到所述前驱体。
8.根据权利要求4所述的氧化锆复合陶瓷的制备方法，其特征在于，所述分散剂溶液中的分散剂选自SD-05、D3005、D900及聚丙烯酸铵中的至少一种，所述分散剂溶液的浓度为10g/L～30g/L。
9.根据权利要求4所述的氧化锆复合陶瓷的制备方法，其特征在于，所述将所述氧化锆复合陶瓷粉体造粒后制成生坯的步骤中，将所述氧化锆复合陶瓷粉体进行喷雾造粒，得到粒度为0.7μm～1μm、比表面积为8～11m2/g的粉体。
10.根据权利要求4所述的氧化锆复合陶瓷的制备方法，其特征在于，所述将所述前驱体在800℃～1100℃下烧结1小时～5小时得到块状材料的步骤中，以1～3℃/min的升温速率升温到800℃～1100℃。
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