CN108046797A - 一种利用晶须增韧氧化锆薄板的制备方法及其产品 - Google Patents

一种利用晶须增韧氧化锆薄板的制备方法及其产品 Download PDF

Info

Publication number
CN108046797A
CN108046797A CN201711233740.XA CN201711233740A CN108046797A CN 108046797 A CN108046797 A CN 108046797A CN 201711233740 A CN201711233740 A CN 201711233740A CN 108046797 A CN108046797 A CN 108046797A
Authority
CN
China
Prior art keywords
thin plate
zirconium oxide
oxide thin
film strips
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711233740.XA
Other languages
English (en)
Inventor
张海波
朱义为
黄金强
范鹏元
谢兵
许金龙
马伟刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Shenzhen Huazhong University of Science and Technology Research Institute
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Shenzhen Huazhong University of Science and Technology Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology, Shenzhen Huazhong University of Science and Technology Research Institute filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN201711233740.XA priority Critical patent/CN108046797A/zh
Publication of CN108046797A publication Critical patent/CN108046797A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/48Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28BSHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/29Producing shaped prefabricated articles from the material by profiling or strickling the material in open moulds or on moulding surfaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/6261Milling
    • C04B35/803
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C04B2235/3222Aluminates other than alumino-silicates, e.g. spinel (MgAl2O4)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3244Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3246Stabilised zirconias, e.g. YSZ or cerium stabilised zirconia
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/327Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3275Cobalt oxides, cobaltates or cobaltites or oxide forming salts thereof, e.g. bismuth cobaltate, zinc cobaltite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418Silicon oxide, silicic acids or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5276Whiskers, spindles, needles or pins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6025Tape casting, e.g. with a doctor blade
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

本发明属于氧化锆陶瓷材料领域,并公开了一种利用晶须增韧氧化锆薄板的制备方法及其产品。包括以下步骤:(a)将氧化锆粉体与有机溶剂、分散剂和着色剂混合后第一次球磨;(b)加入增塑剂、粘结剂和晶须粉体再次混合,然后第二次球磨;(c)除泡处理后流延,获得生坯膜带片段,将其切割后一层层叠片放置,叠片放置过程中不同的生坯膜带按照其流延方向朝相互错开;(d)温等静压处理,然后将处理后的生坯膜带切割成所需的形状并加热脱脂,然后烧结,由此获得所需的氧化锆薄板。本发明还公开了按照该方法制备的氧化锆薄板产品。通过本发明,实现了彩色氧化锆薄板的制备过程中力学性能不下降,同时工艺兼容,方法简单,成本低,市场前景巨大。

Description

一种利用晶须增韧氧化锆薄板的制备方法及其产品
技术领域
本发明属于氧化锆陶瓷材料领域,更具体地,涉及一种利用晶须增韧氧化锆薄板的制备方法及其产品。
背景技术
氧化锆陶瓷材料具有强度高、硬度大、耐高温、耐腐蚀、绝缘等特点而被广泛应用于生活及生产中。近年来,随着人们对手机的要求越来越高,氧化锆手机外壳由于其优异的耐磨性、无信号屏蔽、手感温润如玉等优点,受到各大手机厂商重视。苹果、华为、中兴、小米、NOKIA、OPPO等手机品牌开始开发以陶瓷材料为主题的手机部件。
目前市面上出售的氧化锆手机外壳仍为黑白两色居多,而金属材质的苹果手机有多达六种颜色。传统彩色氧化锆陶瓷由于制备工艺复杂,易造成着色不均、色移等问题。而且着色剂的过多引入降低了氧化锆陶瓷的力学性能,不利于陶瓷外壳的实际应用;晶须补强是一种有效提高陶瓷材料力学性能的方法。晶须补强陶瓷在受力时,只有那些平行于内部张力方向的晶须能起到较好的增韧效果。所以晶须定向排布可以提高晶须排布方向的力学性能。晶须的定向排布技术有抽滤-叠层、轧膜成型、注射成型、流延成型等,其中流延成型是一种制备高晶须定向度的复合陶瓷的简单方法;现有技术制备的彩色氧化锆陶瓷抗弯强度和断裂韧性均有所下降,不利于包括手机和其他消费电子产品外壳的实际使用。因此,晶须补强的彩色氧化锆陶瓷可以有效克服这一缺陷。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种利用晶须增韧氧化锆薄板的制备方法及其产品,通过在氧化锆中加入晶须粉体,然后流延,生坯膜带按照流延方向相互错开叠放,叠放后的陶瓷薄板中不同层的晶须取向的方向不一致,消除了陶瓷薄板力学性能各向异性。同时晶须定向排布降低了烧结难度。由此解决彩色氧化锆制备过程中力学性能降低的技术问题。
为实现上述目的,按照本发明的一个方面,提供了一种利用晶须增韧氧化锆薄板的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(a)将氧化锆粉体与有机溶剂、分散剂和着色剂混合,混合后获得的混合物进行第一次球磨,球磨后得到浆料Ⅰ,其中,所述有机溶剂、分散剂、氧化锆粉体和着色剂的质量比为(30~35):(0.5~2):(40~50):(1~3);
(b)在所述浆料Ⅰ中加入增塑剂、粘结剂和晶须粉体再次混合,再次混合后获得的混合物进行第二次球磨,球磨后获得浆料Ⅱ,其中,所述再次混合时,所述浆料Ⅰ、增塑剂、粘结剂和晶须粉体的质量比为(71.5~90):(4~7):(4~7):(1~3);
(c)将所述浆料Ⅱ进行真空除泡处理,消除所述浆料Ⅱ中的气泡,然后将除泡后的所述浆料Ⅱ流延,并由此获得生坯膜带片段,将该生坯膜带切割后一层层叠片,叠片过程中,不同的生坯膜带按照其流延方向依次错开放置;
(d)将由步骤(c)叠片放置后获得的生坯膜带真空封装后进行温等静压处理,将处理后的所述生坯膜带切割成所需的形状并加热脱脂,脱脂后获得素坯,将该素坯在1450℃~1600℃下烧结,由此获得所需的氧化锆薄板。
进一步优选地,在步骤(a)中,所述着色剂优选采用Co2O3、SiO2、Al2O3、Co2AlO3中的一种或者几种,所述有机溶剂优选为乙醇和丁酮,所述分散剂优选为三乙醇胺。
进一步优选地,在步骤(b)中,所述增塑剂优选采用邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇,所述粘结剂优选为PVB,所述晶须粉体优选为Al2O3或者SiC晶须。
进一步优选地,在步骤(b)中,所述第二次球磨的时间优选为2~6小时。
进一步优选地,步骤(c)中,所述流延时,刮刀高度为100μm~1000μm,流延速度10cm/min~40cm/min。
进一步优选地,在步骤(d)中,所述温等静压处理工艺参数为温度65℃~75℃,压力20MPa~30MPa。
进一步优选地,在步骤(d)中,所述加热脱脂的升温速率为0.1℃/min~0.5℃/min,加热温度为450℃~550℃,保温时间为2~6小时。
进一步优选地,在步骤(d)中,所述烧结优选采用热压烧结或常压烧结。
按照本发明的另一个方面,还提供了一种利用上述所述的制备方法获得的氧化锆薄板产品。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,能够取得下列有益效果:
1、本发明通过采用两次球磨的方式,使得获得的流延浆料分散均匀,同时,两次球磨有效避免了晶须的破碎;
2、本发明通过调整流延过程中的刮刀高度和流延速度,使得获得的流延膜带中晶须定向排布;
3、本发明通过采用流延后层层叠放,由于单层流延生坯膜带中晶须定向排布,晶须排布方向的力学性能优异,层层叠片放置后的陶瓷薄板中不同层的晶须取向的方向不一致,消除了陶瓷薄板力学性能各向异性,由此提高彩色氧化锆的力学性能,同时,晶须定向排布同时也降低了烧结难度。
4、本发明提供的制备方法,制备工艺简单,成本低,制备获得的彩色氧化锆薄板力学性能好,使用范围广,具有良好的市场前景。
附图说明
图1是按照本发明的优选实施例所构建制备方法流程图;
图2是按照本发明的优选实施例所构建的SiC晶须定向排布的氧化锆生坯膜带流延成型示意图;
图3是按照本发明的优选实施例所构建的多层流延生坯膜带的叠片方式示意图;
图4是按照本发明的优选实施例所构建的SiC晶须定向排布的单层流延生坯膜带脱脂后的扫描电镜照片图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是按照本发明的优选实施例所构建制备方法流程图,如图1所示,一种利用晶须增韧氧化锆薄板的制备方法,包括如下步骤:
S1.将有机溶剂、分散剂、氧化锆粉体、分散剂、按照一定比例混合,第一次球磨6小时,得到粉体分散均匀的浆料Ⅰ。其中有机溶剂、分散剂、氧化锆粉体、着色剂的质量比分别为(30~35):(0.5~2):(40~50):(1~3);
S2.在浆料Ⅰ中加入增塑剂、粘结剂、除泡剂和晶须粉体。为避免晶须粉体破碎,第二次球磨时间为2小时。得到浆料Ⅱ。其中浆料Ⅰ与增塑剂、粘结剂和晶须粉体的质量比为(71.5~90):(4~7):(4~7):(1~3);
S3.浆料Ⅱ除泡,使用流延机将浆料Ⅱ流延成生坯膜带。图2是按照本发明的优选实施例所构建的SiC晶须定向排布的氧化锆生坯膜带流延成型示意图,如图2所示,为提高刮刀对晶须的剪切,增加SiC的定向度,刮刀高度设置为100μm~1000μm,流延速度10cm/min~40cm/min。流延膜置于空气中自然干燥,切割生坯膜带;
S4.将S3中的膜带在叠片机中叠层,图3是按照本发明的优选实施例所构建的多层流延生坯膜带的叠片方式示意图,如图3所示,不同的生坯膜带按照其流延方向依次错开一定角度放置,随后装入塑料袋中抽真空封口,置于温等静压机中进行温等静压处理,使得生坯膜带之间紧密结合,温度为65℃~75℃,压制压力为20MPa~30MPa;
S5.将S4中的膜带切割成需要的形状,以0.1℃/min~0.5℃/min加热至450℃~550℃,保温2~6小时,除去膜带中的有机物,得到脱脂后的生坯;
S6.将S5中的素坯置于高温炉中烧结,烧结温度为1450℃~1600℃,烧结方式为热压烧结或者常压烧结,视晶须的不同采用或者不采用气氛保护;
S7.将S6中的彩色氧化锆薄板进行打磨、抛光等机械处理,得到表面光洁、平整的的氧化锆陶瓷薄板。
氧化锆粉体为3YSZ(3mol%氧化钇稳定的氧化锆),晶须为Al2O3晶须或者SiC晶须,着色剂包括但不限于Co2O3、SiO2、Al2O3、Co2AlO3中的一种或者几种,有机溶剂为乙醇和丁酮的混合物,乙醇和丁酮的质量比为2:3,粘结剂为PVB,增塑剂为聚乙二醇和邻苯二甲酸二丁酯,聚乙二醇和邻苯二甲酸二丁酯的质量比为2:1,分散剂为三乙醇胺。
下面将结合具体的实施例进一步说明本发明的制备方法。
实施例1
将有机溶剂、分散剂、氧化锆粉体、着色剂按照一定比例混合,球磨6小时;加入增塑剂、粘结剂和SiC晶须,继续球磨6小时,得到流延浆料。其中,有机溶剂为乙醇和丁酮的混合物,乙醇和丁酮的质量比为2:3,分散剂为三乙醇胺,粘结剂为PVB,增塑剂为聚乙二醇和邻苯二甲酸二丁酯,聚乙二醇和邻苯二甲酸二丁酯的质量比为2:1,氧化锆粉体为3YSZ,Al2O3晶须,着色剂为SiO2和Co2O3,SiO2与Co2O3的质量比为1:9。溶剂、粘结剂、增塑剂、分散剂、氧化锆粉体、晶须和着色剂的质量比为33:5:5.5:1.5:50:3:3。
将上述浆料通过流延机制成生坯膜带,刮刀高度100μm,流延速度10cm/min。自然干燥后切割生坯膜带,在叠片机上叠层,不同的流延膜按照其流延方向朝不同方向错开叠片;叠片后的膜带放入塑料袋中抽真空封口,70℃下进行温等静压,压力为20MPa;膜带切割成需要的形状,以0.1℃/min加热至450℃,保温6小时,得到脱脂后的素坯;素坯置于高温炉中烧结。将素坯置于高温炉中烧结,烧结温度为1600℃,气氛保护。烧结后的样品经过打磨、抛光后即为颜色亮丽的蓝色氧化锆薄板,图4是按照本发明的优选实施例所构建的SiC晶须定向排布的单层流延生坯膜带脱脂后的扫描电镜照片图,如图4所示,采用三点弯曲测试试样的抗弯强度,所得试样的抗弯强度为658MPa。
实施例2
本发明实施例2提供的高韧性彩色氧化锆陶瓷的制备及测试方法与本发明实施例1提供的高韧性彩色氧化锆陶瓷的制备及测试方法基本相同,不同点在于未添加SiC晶须。所得试样为颜色亮丽的蓝色氧化锆薄板,抗弯强度为560MPa。
实施例3
本发明实施例3提供的高韧性彩色氧化锆陶瓷的制备及测试方法与本发明实施例1提供的高韧性彩色氧化锆陶瓷的制备及测试方法基本相同,不同点在于未添加着色剂和SiC晶须。所得试样为白色氧化锆薄板,抗弯强度为640MPa。
实施例4
将有机溶剂、分散剂、氧化锆粉体、着色剂按照一定比例混合,球磨6小时;加入增塑剂、粘结剂和Al2O3晶须,继续球磨2小时,得到流延浆料。其中,有机溶剂为乙醇和丁酮的混合物,乙醇和丁酮的质量比为2:3,分散剂为三乙醇胺,粘结剂为PVB,增塑剂为聚乙二醇和邻苯二甲酸二丁酯,聚乙二醇和邻苯二甲酸二丁酯的质量比为2:1,氧化锆粉体为3YSZ,Al2O3晶须,着色剂为Co2AlO3。溶剂、粘结剂、增塑剂、分散剂、氧化锆粉体、晶须和着色剂的质量比为30:4:4:1:45:1:1。
将上述浆料通过流延机制成生坯膜带,刮刀高度200μm,流延速度40cm/min。自然干燥后切割生坯膜带,在叠片机上叠层,不同的流延膜按照其流延方向朝不同方向错开叠片;叠片后的膜带放入塑料袋中抽真空封口,65℃下进行温等静压,压力为30MPa;膜带切割成需要的形状,以0.5℃/min加热至550℃,保温2小时,得到脱脂后的素坯;素坯置于高温炉中烧结。将素坯置于高温炉中烧结,烧结温度为1450℃。烧结后的样品经过打磨、抛光后即为颜色亮丽的蓝色氧化锆薄板,采用三点弯曲测试试样的抗弯强度,所得试样的抗弯强度为602MPa。
实施例5
将有机溶剂、分散剂、氧化锆粉体、着色剂按照一定比例混合,球磨6小时;加入增塑剂、粘结剂和SiC晶须,继续球磨4小时,得到流延浆料。其中,有机溶剂为乙醇和丁酮的混合物,乙醇和丁酮的质量比为2:3,分散剂为三乙醇胺,粘结剂为PVB,增塑剂为聚乙二醇和邻苯二甲酸二丁酯,聚乙二醇和邻苯二甲酸二丁酯的质量比为2:1,氧化锆粉体为3YSZ,Al2O3晶须,着色剂为SiO2和Co2O3,SiO2与Co2O3的质量比为1:9。溶剂、粘结剂、增塑剂、分散剂、氧化锆粉体、晶须和着色剂的质量比为33:5:5.5:1.5:50:3:3。
将上述浆料通过流延机制成生坯膜带,刮刀高度300μm,流延速度20cm/min。自然干燥后切割生坯膜带,在叠片机上叠层,不同的流延膜按照其流延方向朝不同方向错开叠片;叠片后的膜带放入塑料袋中抽真空封口,75℃下进行温等静压,压力为20MPa;膜带切割成需要的形状,以0.3℃/min加热至500℃,保温4小时,得到脱脂后的素坯;素坯置于高温炉中烧结。将素坯置于高温炉中烧结,烧结温度为1500℃,气氛保护。烧结后的样品经过打磨、抛光后即为颜色亮丽的蓝色氧化锆薄板,采用三点弯曲测试试样的抗弯强度,所得试样的抗弯强度为643MPa。
实施例6
将有机溶剂、分散剂、氧化锆粉体、着色剂按照一定比例混合,球磨6小时;加入增塑剂、粘结剂和SiC晶须,继续球磨6小时,得到流延浆料。其中,有机溶剂为乙醇和丁酮的混合物,乙醇和丁酮的质量比为2:3,分散剂为三乙醇胺,粘结剂为PVB,增塑剂为聚乙二醇和邻苯二甲酸二丁酯,聚乙二醇和邻苯二甲酸二丁酯的质量比为2:1,氧化锆粉体为3YSZ,Al2O3晶须,着色剂为Al2O3和Co2O3,Al2O3和Co2O3的质量比为1:1。溶剂、粘结剂、增塑剂、分散剂、氧化锆粉体、晶须和着色剂的质量比为33:5:5.5:1.5:50:3:3。
将上述浆料通过流延机制成生坯膜带,刮刀高度500μm,流延速度10cm/min。自然干燥后切割生坯膜带,在叠片机上叠层,不同的流延膜按照其流延方向朝不同方向错开叠片;叠片后的膜带放入塑料袋中抽真空封口,75℃下进行温等静压,压力为20MPa;膜带切割成需要的形状,以0.1℃/min加热至550℃,保温2小时,得到脱脂后的素坯;素坯置于高温炉中烧结。将素坯置于高温炉中烧结,烧结温度为1600℃,气氛保护。烧结后的样品经过打磨、抛光后即为颜色亮丽的蓝色氧化锆薄板,采用三点弯曲测试试样的抗弯强度,所得试样的抗弯强度为639MPa。
实施例7
将有机溶剂、分散剂、氧化锆粉体、着色剂按照一定比例混合,球磨6小时;加入增塑剂、粘结剂和SiC晶须,继续球磨5小时,得到流延浆料。其中,有机溶剂为乙醇和丁酮的混合物,乙醇和丁酮的质量比为2:3,分散剂为三乙醇胺,粘结剂为PVB,增塑剂为聚乙二醇和邻苯二甲酸二丁酯,聚乙二醇和邻苯二甲酸二丁酯的质量比为2:1,氧化锆粉体为3YSZ,Al2O3晶须,着色剂为SiO2和Co2O3,SiO2与Co2O3的质量比为1:9。溶剂、粘结剂、增塑剂、分散剂、氧化锆粉体、晶须和着色剂的质量比为33:5:5.5:1.5:50:3:3。
将上述浆料通过流延机制成生坯膜带,刮刀高度700μm,流延速度20cm/min。自然干燥后切割生坯膜带,在叠片机上叠层,不同的流延膜按照其流延方向朝不同方向错开叠片;叠片后的膜带放入塑料袋中抽真空封口,70℃下进行温等静压,压力为20MPa;膜带切割成需要的形状,以0.5℃/min加热至450℃,保温3小时,得到脱脂后的素坯;素坯置于高温炉中烧结。将素坯置于高温炉中烧结,烧结温度为1450℃,气氛保护。烧结后的样品经过打磨、抛光后即为颜色亮丽的蓝色氧化锆薄板,采用三点弯曲测试试样的抗弯强度,所得试样的抗弯强度为628MPa。
实施例8
将有机溶剂、分散剂、氧化锆粉体、着色剂按照一定比例混合,球磨6小时;加入增塑剂、粘结剂和SiC晶须,继续球磨6小时,得到流延浆料。其中,有机溶剂为乙醇和丁酮的混合物,乙醇和丁酮的质量比为2:3,分散剂为三乙醇胺,粘结剂为PVB,增塑剂为聚乙二醇和邻苯二甲酸二丁酯,聚乙二醇和邻苯二甲酸二丁酯的质量比为2:1,氧化锆粉体为3YSZ,Al2O3晶须,着色剂为SiO2和Co2O3,SiO2与Co2O3的质量比为1:9。溶剂、粘结剂、增塑剂、分散剂、氧化锆粉体、晶须和着色剂的质量比为33:5:5.5:1.5:50:3:3。
将上述浆料通过流延机制成生坯膜带,刮刀高度800μm,流延速度40cm/min。自然干燥后切割生坯膜带,在叠片机上叠层,不同的流延膜按照其流延方向朝不同方向错开叠片;叠片后的膜带放入塑料袋中抽真空封口,70℃下进行温等静压,压力为20MPa;膜带切割成需要的形状,以0.5℃/min加热至500℃,保温2小时,得到脱脂后的素坯;素坯置于高温炉中烧结。将素坯置于高温炉中烧结,烧结温度为1600℃,气氛保护。烧结后的样品经过打磨、抛光后即为颜色亮丽的蓝色氧化锆薄板,采用三点弯曲测试试样的抗弯强度,所得试样的抗弯强度为624MPa。
实施例9
将有机溶剂、分散剂、氧化锆粉体、着色剂按照一定比例混合,球磨6小时;加入增塑剂、粘结剂和SiC晶须,继续球磨6小时,得到流延浆料。其中,有机溶剂为乙醇和丁酮的混合物,乙醇和丁酮的质量比为2:3,分散剂为三乙醇胺,粘结剂为PVB,增塑剂为聚乙二醇和邻苯二甲酸二丁酯,聚乙二醇和邻苯二甲酸二丁酯的质量比为2:1,氧化锆粉体为3YSZ,Al2O3晶须,着色剂为SiO2和Co2O3,SiO2与Co2O3的质量比为1:9。溶剂、粘结剂、增塑剂、分散剂、氧化锆粉体、晶须和着色剂的质量比为33:5:5.5:1.5:50:3:3。
将上述浆料通过流延机制成生坯膜带,刮刀高度1000μm,流延速度10cm/min。自然干燥后切割生坯膜带,在叠片机上叠层,不同的流延膜按照其流延方向朝不同方向错开叠片;叠片后的膜带放入塑料袋中抽真空封口,70℃下进行温等静压,压力为25MPa;膜带切割成需要的形状,以0.4℃/min加热至450℃,保温4小时,得到脱脂后的素坯;素坯置于高温炉中烧结。将素坯置于高温炉中烧结,烧结温度为1550℃,气氛保护。烧结后的样品经过打磨、抛光后即为颜色亮丽的蓝色氧化锆薄板,采用三点弯曲测试试样的抗弯强度,所得试样的抗弯强度为636MPa。
由实施案例1~3可以看出,添加蓝色着色剂的氧化锆陶瓷的抗弯强度由640MPa下降到560MPa,而添加SiC晶须的氧化锆试样抗弯强度提高至658MPa,由此可以看出,着色剂的引入降低了力学性能,SiC的加入则可以消除着色剂引入导致的力学性能下降,性能甚至比白色氧化锆性能更好。案例4~9则表明本发明可在较宽的工艺范围内有效实施。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种利用晶须增韧氧化锆薄板的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(a)将氧化锆粉体与有机溶剂、分散剂和着色剂混合,混合后获得的混合物进行第一次球磨,球磨后得到浆料Ⅰ,其中,所述有机溶剂、分散剂、氧化锆粉体和着色剂的质量比为(30~35):(0.5~2):(40~50):(1~3);
(b)在所述浆料Ⅰ中加入增塑剂、粘结剂和晶须粉体再次混合,再次混合后获得的混合物进行第二次球磨,球磨后获得浆料Ⅱ,其中,所述再次混合时,所述浆料Ⅰ、增塑剂、粘结剂和晶须粉体的质量比为(71.5~90):(4~7):(4~7):(1~3);
(c)将所述浆料Ⅱ进行真空除泡处理,消除所述浆料Ⅱ中的气泡,然后将除泡后的所述浆料Ⅱ流延,并由此获得生坯膜带片段,将该生坯膜带切割后一层层叠片,叠片过程中,不同的生坯膜带按照其流延方向依次错开放置;
(d)将由步骤(c)叠片放置后获得的生坯膜带真空封装后进行温等静压处理,将处理后的所述生坯膜带切割成所需的形状并加热脱脂,脱脂后获得素坯,该素坯在1450℃~1600℃下烧结后获得所需的氧化锆薄板。
2.如权利要求1所述的一种利用晶须增韧氧化锆薄板的制备方法,其特征在于,在步骤(a)中,所述着色剂优选采用Co2O3、SiO2、Al2O3、Co2AlO3中的一种或者几种,所述有机溶剂优选为乙醇和丁酮,所述分散剂优选为三乙醇胺。
3.如权利要求1或2所述的一种利用晶须增韧氧化锆薄板的制备方法,其特征在于,在步骤(b)中,所述增塑剂优选采用邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇,所述粘结剂优选为PVB,所述晶须粉体优选为Al2O3或者SiC晶须。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种利用晶须增韧氧化锆薄板的制备方法,其特征在于,在步骤(b)中,所述第二次球磨的时间优选为2~6小时。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种利用晶须增韧氧化锆薄板的制备方法,其特征在于,步骤(c)中,所述流延时,刮刀高度为100μm~1000μm,流延速度10cm/min~40cm/min。
6.如权利要求1-5任一项所述的一种利用晶须增韧氧化锆薄板的制备方法,其特征在于,在步骤(d)中,所述温等静压处理工艺参数为温度65℃~75℃,压力20MPa~30MPa。
7.如权利要求1-6任一项所述的一种利用晶须增韧氧化锆薄板的制备方法,其特征在于,在步骤(d)中,所述加热脱脂的升温速率为0.1℃/min~0.5℃/min,加热温度为450℃~550℃,保温时间为2h~6h。
8.如权利要求1-7任一项所述的一种利用晶须增韧氧化锆薄板的制备方法,其特征在于,在步骤(d)中,所述烧结优选采用热压烧结或常压烧结。
9.一种利用权利要求1-8任一项所述的方法获得氧化锆薄板产品。
CN201711233740.XA 2017-11-30 2017-11-30 一种利用晶须增韧氧化锆薄板的制备方法及其产品 Pending CN108046797A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711233740.XA CN108046797A (zh) 2017-11-30 2017-11-30 一种利用晶须增韧氧化锆薄板的制备方法及其产品

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711233740.XA CN108046797A (zh) 2017-11-30 2017-11-30 一种利用晶须增韧氧化锆薄板的制备方法及其产品

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108046797A true CN108046797A (zh) 2018-05-18

Family

ID=62121440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711233740.XA Pending CN108046797A (zh) 2017-11-30 2017-11-30 一种利用晶须增韧氧化锆薄板的制备方法及其产品

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108046797A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108947541A (zh) * 2018-06-28 2018-12-07 东莞信柏结构陶瓷股份有限公司 3d陶瓷后盖及其制备方法
CN111635215A (zh) * 2020-06-14 2020-09-08 佛山方竹科技有限公司 一种陶瓷薄板的制备工艺
CN111925215A (zh) * 2020-07-20 2020-11-13 宁波伏尔肯科技股份有限公司 一种增强型层状陶瓷防弹片的制备方法
CN112028625A (zh) * 2020-07-31 2020-12-04 深圳陶陶科技有限公司 氧化锆陶瓷材料及其制备方法和用途
CN112778009A (zh) * 2021-02-25 2021-05-11 王金波 一种晶须增韧氧化锆陶瓷及其制备方法
CN114933476A (zh) * 2022-06-10 2022-08-23 北京智感度衡科技有限公司 一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片及其制备方法
CN115010487A (zh) * 2022-07-01 2022-09-06 江苏锡沂高新材料产业技术研究院有限公司 一种晶须增韧氧化锆陶瓷的制备方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5223064A (en) * 1989-10-26 1993-06-29 Corning Incorporated Method of making laminated hybrid ceramic matrix composites
US5948516A (en) * 1997-02-06 1999-09-07 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois High-strength, flaw-tolerant, oxide ceramic composite
EP1645410A2 (de) * 2004-10-08 2006-04-12 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Formteil aus langfaser- und kurzfaserhaltigen Keramiken
CN101186130A (zh) * 2007-12-07 2008-05-28 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种高吸波效率的陶瓷基层状材料及制备方法
CN102822119A (zh) * 2010-03-26 2012-12-12 东洋炭素株式会社 碳/碳复合材料及其制造方法
CN103373011A (zh) * 2012-04-19 2013-10-30 波音公司 具有纵向变化几何形状的纤维的复合制品
CN104844198A (zh) * 2014-02-18 2015-08-19 清华大学 手持终端产品外观陶瓷薄型件及其制备方法
CN106827711A (zh) * 2017-03-01 2017-06-13 联想(北京)有限公司 电子产品外壳及其制造方法
CN206551610U (zh) * 2017-02-23 2017-10-13 肇庆达昊科技有限公司 一种增韧型强抗冲击的层状复合结构氧化锆陶瓷
CN107337450A (zh) * 2017-06-30 2017-11-10 广东新秀新材料股份有限公司 高韧性陶瓷、其制备方法以及应用

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5223064A (en) * 1989-10-26 1993-06-29 Corning Incorporated Method of making laminated hybrid ceramic matrix composites
US5948516A (en) * 1997-02-06 1999-09-07 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois High-strength, flaw-tolerant, oxide ceramic composite
EP1645410A2 (de) * 2004-10-08 2006-04-12 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Formteil aus langfaser- und kurzfaserhaltigen Keramiken
CN101186130A (zh) * 2007-12-07 2008-05-28 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种高吸波效率的陶瓷基层状材料及制备方法
CN102822119A (zh) * 2010-03-26 2012-12-12 东洋炭素株式会社 碳/碳复合材料及其制造方法
CN103373011A (zh) * 2012-04-19 2013-10-30 波音公司 具有纵向变化几何形状的纤维的复合制品
CN104844198A (zh) * 2014-02-18 2015-08-19 清华大学 手持终端产品外观陶瓷薄型件及其制备方法
CN206551610U (zh) * 2017-02-23 2017-10-13 肇庆达昊科技有限公司 一种增韧型强抗冲击的层状复合结构氧化锆陶瓷
CN106827711A (zh) * 2017-03-01 2017-06-13 联想(北京)有限公司 电子产品外壳及其制造方法
CN107337450A (zh) * 2017-06-30 2017-11-10 广东新秀新材料股份有限公司 高韧性陶瓷、其制备方法以及应用

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
VIKRAM S. KAUL, ET AL: "Synthetic crossed-lamellar microstructures in oxide ceramics", 《JOURNAL OF CERAMIC PROCESSING RESEARCH》 *
王德平: "《无机材料结构与性能》", 31 August 2015, 同济大学出版社 *
胡保全、牛晋川: "《先进复合材料 第2版》", 31 May 2013, 国防工业出版社 *
赵保经: "《中国集成电路大全 第9册 集成电路封装》", 31 May 1993, 国防工业出版社 *
金志浩、高积强、乔冠军: "《工程陶瓷材料》", 30 September 2000, 西安交通大学出版社 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108947541A (zh) * 2018-06-28 2018-12-07 东莞信柏结构陶瓷股份有限公司 3d陶瓷后盖及其制备方法
CN111635215A (zh) * 2020-06-14 2020-09-08 佛山方竹科技有限公司 一种陶瓷薄板的制备工艺
CN111925215A (zh) * 2020-07-20 2020-11-13 宁波伏尔肯科技股份有限公司 一种增强型层状陶瓷防弹片的制备方法
CN112028625A (zh) * 2020-07-31 2020-12-04 深圳陶陶科技有限公司 氧化锆陶瓷材料及其制备方法和用途
CN112778009A (zh) * 2021-02-25 2021-05-11 王金波 一种晶须增韧氧化锆陶瓷及其制备方法
CN114933476A (zh) * 2022-06-10 2022-08-23 北京智感度衡科技有限公司 一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片及其制备方法
CN115010487A (zh) * 2022-07-01 2022-09-06 江苏锡沂高新材料产业技术研究院有限公司 一种晶须增韧氧化锆陶瓷的制备方法
CN115010487B (zh) * 2022-07-01 2023-12-08 江苏锡沂高新材料产业技术研究院有限公司 一种晶须增韧氧化锆陶瓷的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108046797A (zh) 一种利用晶须增韧氧化锆薄板的制备方法及其产品
CN105669191B (zh) 一种黑色氧化锆陶瓷及其制备方法
EP3560703B1 (en) Ceramic shell, mobile terminal and method for manufacturing ceramic shell
CN104291796A (zh) 一种led用透明荧光陶瓷的制备方法
CN108516818A (zh) 一种基于改进的Isobam凝胶体系制备YAG透明陶瓷的方法
CN107555989A (zh) 一种黑色氧化锆陶瓷及其制备方法
CN111205089B (zh) 一种高透波绿色氧化锆陶瓷及其制备方法和制得的产品
WO2021068722A1 (zh) 陶瓷结构件的制备方法、陶瓷结构件及电子设备
CN107500802A (zh) 一种氮化硅陶瓷浆料和多孔氮化硅陶瓷的制备方法
CN111253153A (zh) 一种基于Isobam凝胶体系制备增韧大尺寸超薄YAG透明陶瓷素坯的方法
CN108640672A (zh) 一种镁铝尖晶石透明陶瓷的制备方法
CN105459516B (zh) 一种陶瓷基板及其制备方法和一种功率模块
CN108033789A (zh) 一种黑色氧化锆陶瓷材料组合物及其应用
CN109133955A (zh) 一种氧化锆纤维增韧氧化锆陶瓷材料及其制备方法
CN112919904A (zh) 氧化锆陶瓷基板及其制备方法
CN108675812A (zh) 一种增韧氧化铝陶瓷手机背板及其制备方法
CN105130430A (zh) 一种陶瓷片及其制备方法
CN115073152B (zh) 层压陶瓷复合材料及制备方法和铬酸镧陶瓷及制作工艺
CN103449809A (zh) 一种氧化锆陶瓷质棋子及其制备方法
US5866245A (en) Silicon nitride ceramics having a high reliability and a method for production thereof
CN107599536A (zh) 高韧性陶瓷、其制备方法以及应用
CN112441839B (zh) 陶瓷后盖及其制作方法、壳体及移动终端
CN210453121U (zh) 制备后盖板的系统
KR20160027314A (ko) 전자세라믹 소성용 고강도 세라믹 기판의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 전자세라믹 소성용 고강도 세라믹 기판
CN107266046A (zh) 一种氧化铝荧光陶瓷片及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180518