CN108218422A - 耐磨陶瓷流延成型用浆料及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐磨陶瓷流延成型用浆料及其应用,该耐磨陶瓷流延成型用浆料包括以下重量份组分:氧化锆65~80份;钙质混合物4~8份;改性氧化铝2~5份;分散剂1~4份;溶剂40~60份;粘结剂10~14份;增塑剂0~5份。改性氧化铝提高氧化锆再结晶能力,使四方相氧化锆可保留至室温或更低温,增加氧化锆陶瓷的韧性,且改性氧化铝的比表面积较为稳定,不会急剧减小,稳定,则氧化锆陶瓷可吸收较大的能量,裂纹不易形成,氧化锆陶瓷随反复变形能力大,不易形成疲劳剥落,即耐磨性好。钙质混合物填充入氧化锆陶瓷,增加材料结构强度,使氧化锆陶瓷具有高硬度和耐磨性。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷制品技术领域,特别是涉及耐磨陶瓷流延成型用浆料及其应用方法。
背景技术
作为新型高技术陶瓷,氧化锆陶瓷具有高强度、高断裂韧性以及优异的隔热性能以及耐高温性能等属性,被广泛的应用于结构陶瓷和功能陶瓷领域。另外,氧化锆没有磁性、不导电、不生锈,其在生物医学器械领域和道具、工具领域中也应用很广。近来,部分稳定氧化锆(TZP)可以通过粉末冶金方法,制备避磁的手表表壳、耐腐的表件和其它仪器零件。除了上述的应用,TZP还广泛地应用于装饰、生活、医学、压电陶瓷、传感器陶瓷等领域。不论氧化锆陶瓷应用于何种领域,其制成的部件都需要具有高耐磨性,以长久保持部件的形状结构,延长使用寿命。
流延成型主要用于成型陶瓷薄片,采用合适的浆料与工艺条件,可制成耐磨陶瓷薄片。
发明内容
基于此,本发明提供一种耐磨陶瓷流延成型用浆料及其应用方法,采用该耐磨陶瓷流延成型用浆料制得的陶瓷薄片具有良好的硬度和耐磨性,不易擦花和磨损,具有较长使用寿命。
一种耐磨陶瓷流延成型用浆料,包括以下重量份组分:
上述耐磨陶瓷流延成型用浆料,改性氧化铝提高氧化锆再结晶能力,使四方相氧化锆可保留至室温或更低温,增加氧化锆陶瓷的韧性,且改性氧化铝的比表面积较为稳定,不会急剧减小,稳定,则氧化锆陶瓷可吸收较大的能量,裂纹不易形成,氧化锆陶瓷随反复变形能力大,不易形成疲劳剥落,即耐磨性好。钙质混合物填充入氧化锆陶瓷,增加材料结构强度,使氧化锆陶瓷具有高硬度和耐磨性。
在其中一个实施例中,钙质混合物为羟基磷灰石与氟磷酸钙的混合物。
在其中一个实施例中,钙质混合物中羟基磷灰石与氟磷酸钙的质量比为70~85:1。
在其中一个实施例中,羟基磷灰石中Ga和P的摩尔比为1.67~1.7:1。
在其中一个实施例中,羟基磷灰石与氟磷酸钙的粒径为10~40nm。
在其中一个实施例中,溶剂为高沸点溶剂与低沸点溶剂的混合物。
在其中一个实施例中,高沸点溶剂与低沸点溶剂的体积比为1:2~6。
在其中一个实施例中,高沸点溶剂的沸点为101.6~166.1℃,所述低沸点溶剂的沸点为77~80℃。
在其中一个实施例中,分散剂为磷酸酯、乙氧基化合物和三油酸甘油酯中的一种或几种的混合;所述粘结剂为PVB;所述增塑剂为DBP和/或DOP。
一种耐磨陶瓷流延成型用浆料的应用方法,包括以下步骤:
步骤1:按重量份取以下组分:氧化锆65~80份、钙质混合物4~8份、改性氧化铝2~5份、分散剂1~4份、溶剂40~60份、粘结剂10~14份及增塑剂0~5份,将氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝、分散剂与溶剂充分混合,再依次加入粘结剂及增塑剂,混合均匀,获得混合原料;
步骤2:将所述的混合原料加入高压分散机,通过高压分散机混合原料,获得分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料;
步骤3:将分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料进行脱泡处理,获得脱泡后的浆料;
步骤4:将脱泡后的浆料进行流延成型,然后进行分段式干燥,第一段干燥温度为50~65℃,第二段干燥温度为70~90℃,第三段干燥温度为90~130℃,获得生坯;
步骤5:将生坯冲切,然后排胶,获得排胶后的坯体;
步骤6:将排胶后的坯体进行高温烧结,然后随炉自然冷却,获得素坯。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将对本发明进行更全面的描述。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。
本发明提供一种耐磨陶瓷流延成型用浆料,应用于采用流延成型的方式制备氧化锆陶瓷薄片,所制得的氧化锆陶瓷薄片具有较高的硬度和良好的耐磨性。所述耐磨陶瓷流延成型用浆料包括以下重量份组分:
上述耐磨陶瓷流延成型用浆料,溶剂将配方中的分散剂、粘结剂及增塑剂等组分溶解,使分散均匀,进而各组分在产品中分布均匀,分散剂提高氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝的分散性,使各组分在浆料中分布均匀,粘结剂形成网络构架,形成容纳场所,使各组分紧密有序粘结在一起。
改性氧化铝提高氧化锆再结晶能力,使四方相氧化锆可保留至室温或更低温,增加氧化锆陶瓷的韧性,且改性氧化铝的比表面积较为稳定,不会急剧减小,稳定,则氧化锆陶瓷可吸收较大的能量,裂纹不易形成,氧化锆陶瓷随反复变形能力大,不易形成疲劳剥落,即耐磨性好。钙质混合物填充入氧化锆陶瓷,增加材料结构强度,使氧化锆陶瓷具有高硬度和耐磨性。
氧化锆可以选用钇稳定氧化锆,钇稳定氧化锆的制备方法为:将氧氯化锆、硝酸钇加入聚乙烯醇溶液中,搅拌均匀后,加入戊二醛溶液,在温度为40~50℃的条件下搅拌8~15min,得到Zr4+有机网络凝胶,将所述凝胶取出,静置后切块,并置于氨水中浸泡15~20h后,烘干、煅烧,得到氧化钇稳定的氧化锆粉体,获得以四方相存在的钇稳定氧化锆粉体。
钙质混合物为纳米级的羟基磷灰石与氟磷酸钙的颗粒混合物,羟基磷灰石与氟磷酸钙的混合物填入坯体的网络结构中,与氧化锆羟相互支撑,增加氧化锆陶瓷的强度与耐磨性。
氟磷酸钙与羟基磷灰石结构相近,两者互相增强,氟磷酸钙中磷酸钙可降低羟基磷灰石的分离度,保持其稳定性。较优地,钙质混合物中羟基磷灰石与氟磷酸钙的质量比为70~85:1,效果最佳。
羟基磷灰石中Ga和P的摩尔比为1.67~1.7:1,此时,羟基磷灰石为纯羟基磷灰石,易于控制用量,没有杂质的影响。羟基磷灰石中Ga和P的摩尔比小于1.67:1时,羟基磷灰石中含有β-磷酸钙,羟基磷灰石中Ga和P的摩尔比大于1.7:1时,羟基磷灰石中含有氧化钙,因杂质含量的不确定性,可能对氧化锆陶瓷的结构强度有减弱的影响。
较优地,羟基磷灰石与氟磷酸钙的粒径为10~45nm,此粒径的纳米级的羟基磷灰石与氟磷酸钙的流动性较好,可更好地均匀混合其他物料,使氧化锆陶瓷的耐磨性能均匀一致。
溶剂仅采用高沸点溶剂时,可制备厚度较薄的氧化锆陶瓷薄片。
当需要制备厚度较厚的氧化锆陶瓷薄片时,为节省工序,提高生产效率,亦减少质量问题,溶剂采用高沸点溶剂与低沸点溶剂的混合物。当然,采用高沸点溶剂与低沸点溶剂的混合物既可以制备厚度较薄的氧化锆陶瓷薄片,亦可制备厚度较厚的氧化锆陶瓷薄片。
一些实施例中,高沸点溶剂选用沸点为101.6~166.1℃的有机溶剂,例如乙酸丙酯、异丁醇、正丁醇、乙酸丁酯和二甲基乙酰胺中的一种或几种的混合物。
低沸点溶剂选用沸点为77~80℃的有机溶剂,例如无水乙醇、乙酸乙酯和丁酮中的一种或几种的混合物。
较优地,高沸点溶剂与低沸点溶剂的体积比为1:2~6,如此,低沸点溶剂与高沸点溶剂的挥发具有较好的连续承接性,减缓了流延成型浆料中的溶剂挥发速度,使浆料中的其它组分可以缓慢沉降粘结,避免表面结皮现象,而且高沸点溶剂可以在高温段烘干时均匀排除,从而获得密度均匀的生坯。
一些实施例中,分散剂为磷酸酯、乙氧基化合物和三油酸甘油酯中的一种或几种的混合。粘结剂选用PVB(polyvinyl butyral,聚乙烯醇缩丁醛);所述增塑剂选用DBP(Dibutyl phthalate,邻苯二甲酸二丁酯)和/或DOP(Dioctyl Phthalate,邻苯二甲酸二辛酯)。
上述耐磨陶瓷流延成型用浆料的应用方法,包括以下步骤:
步骤1:按重量份取以下组分:氧化锆65~80份、钙质混合物4~8份、改性氧化铝2~5份、分散剂1~4份、溶剂40~60份、粘结剂10~14份及增塑剂0~5份。
先将氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝、分散剂与溶剂混合,使氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝充分分散均匀,避免与粘结剂粘结成团,影响成型,及陶瓷薄片的均匀度与性能表现。
然后在搅拌的状态下,依次往氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝、分散剂与溶剂的混合物中加入粘结剂及增塑剂,粘结剂及增塑剂的加入速度不宜过快,避免结团的情况出现,根据氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝、分散剂与溶剂的混合物的总质量M,加入粘结剂或增塑剂的速度为每分钟约1/10M,混合及反应效果最佳。混合均匀后,获得混合原料。
可以理解,当耐磨陶瓷流延成型用浆料的塑性已足够,可以不加入增塑剂。
步骤2:将所述的混合原料加入高压分散机,通过高压分散机混合原料,获得分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料,分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料中氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝的粒度达10~300nm,其中大部分的粒径为100~200nm,氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝的颗粒之间的粘结比表面积较大,烧结后的素坯更致密。
步骤3:将分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料进行脱泡处理,获得脱泡后的浆料。
步骤4:将脱泡后的浆料进行流延成型,然后进行分段式干燥,第一段干燥温度为50~65℃,10~15min;第二段干燥温度为70~90℃,10~20min;第三段干燥温度为90~130℃,8~15mmin,获得生坯。
步骤5:将生坯冲切,然后排胶,自室温逐渐升温至850~950℃,升温速度为1~2℃/min,并于850~950℃保持25~30min,获得排胶后的坯体。
步骤6:将排胶后的坯体进行高温烧结,烧结温度为1400~1500℃,升温速度为2~3℃/min,然后随炉自然冷却,获得素坯。
以下是具体实施说明。
实施例1
本实施例的一种耐磨陶瓷流延成型用浆料,包括以下重量份组分:
氧化锆可以选用钇稳定氧化锆。
钙质混合物采用粒径为10~45nm的羟基磷灰石与氟磷酸钙的颗粒混合物,钙质混合物中羟基磷灰石与氟磷酸钙的质量比为75:1。
羟基磷灰石中Ga和P的摩尔比为1.67:1。
溶剂采用高沸点溶剂与低沸点溶剂的混合物,高沸点溶剂与低沸点溶剂的体积比为1:4。
高沸点溶剂选用乙酸丙酯,沸点为102℃。
低沸点溶剂选用无水乙醇,沸点为78.3℃。
分散剂为磷酸酯。
粘结剂为PVB。
增塑剂为DBP。
上述耐磨陶瓷流延成型用浆料的应用方法,包括以下步骤:
步骤1:按重量份取以下组分:氧化锆65份、钙质混合物5份、改性氧化铝2份、分散剂1份、溶剂45份、粘结剂11份及增塑剂1份。
先将氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝、分散剂与溶剂混合均匀,然后在搅拌的状态下,依次往氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝、分散剂与溶剂的混合物中加入粘结剂及增塑剂,混合均匀后,获得混合原料。
步骤2:将所述的混合原料加入高压分散机,通过高压分散机混合原料,获得分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料,分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料中氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝的粒度为10~300nm。
步骤3:将分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料进行脱泡处理,获得脱泡后的浆料。
步骤4:将脱泡后的浆料进行流延成型,然后进行分段式干燥,第一段干燥温度为50℃,15min;第二段干燥温度为70℃,20min;第三段干燥温度为90℃,15mmin,获得生坯。
步骤5:将生坯冲切,然后排胶,自室温逐渐升温至850℃,升温速度为1℃/min,并于850℃保持30min,获得排胶后的坯体。
步骤6:将排胶后的坯体进行高温烧结,烧结温度为1450℃,升温速度为2℃/min,然后随炉自然冷却,获得素坯,素坯的厚度为1.5mm。
实施例2
本实施例的一种耐磨陶瓷流延成型用浆料,包括以下重量份组分:
氧化锆可以选用钇稳定氧化锆。
钙质混合物采用粒径为10~45nm的羟基磷灰石与氟磷酸钙的颗粒混合物,羟基磷灰石与氟磷酸钙的质量比为70:1。
羟基磷灰石中Ga和P的摩尔比为1.68:1。
溶剂采用高沸点溶剂与低沸点溶剂的混合物,高沸点溶剂与低沸点溶剂的体积比为1:3。
高沸点溶剂选用异丁醇,沸点为107℃。
低沸点溶剂选用乙酸乙酯,沸点为77℃。
分散剂为三油酸甘油酯。
粘结剂为PVB。
增塑剂为DOP。
上述耐磨陶瓷流延成型用浆料的应用方法,包括以下步骤:
步骤1:按重量份取以下组分:氧化锆68份、钙质混合物4份、改性氧化铝2.5份、分散剂3份、溶剂40份、粘结剂10份及增塑剂3份。
先将氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝、分散剂与溶剂混合均匀,然后在搅拌的状态下,依次往氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝、分散剂与溶剂的混合物中加入粘结剂及增塑剂,混合均匀后,获得混合原料。
步骤2:将混合原料加入高压分散机,通过高压分散机混合原料,获得分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料,分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料中氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝的粒度为10~300nm。
步骤3:将分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料进行脱泡处理,获得脱泡后的浆料。
步骤4:将脱泡后的浆料进行流延成型,然后进行分段式干燥,第一段干燥温度为55℃,12min;第二段干燥温度为75℃,18min;第三段干燥温度为100℃,12mmin,获得生坯。
步骤5:将生坯冲切,然后排胶,自室温逐渐升温至900℃,升温速度为1.5℃/min,并于900℃保持28min,获得排胶后的坯体。
步骤6:将排胶后的坯体进行高温烧结,烧结温度为1500℃,升温速度为2.5℃/min,然后随炉自然冷却,获得素坯,素坯的厚度为1.5mm。
实施例3
本实施例的一种耐磨陶瓷流延成型用浆料,包括以下重量份组分:
氧化锆可以选用钇稳定氧化锆。
钙质混合物采用粒径为10~45nm的羟基磷灰石与氟磷酸钙的颗粒混合物,羟基磷灰石与氟磷酸钙的质量比为80:1。
羟基磷灰石中Ga和P的摩尔比为1.67:1。
溶剂采用高沸点溶剂与低沸点溶剂的混合物,高沸点溶剂与低沸点溶剂的体积比为1:5。
高沸点溶剂选用异丁醇,沸点为107℃。
低沸点溶剂选用丁酮,79.6℃。
分散剂为脂肪酸聚氧化乙烯酯及烷基酚聚氧乙烯醚的混合物,脂肪酸聚氧化乙烯酯与烷基酚聚氧乙烯醚的质量比为1:2。
粘结剂为PVB。
增塑剂为DBP和DOP的混合物,DBP和DOP的质量比为2:3。
上述耐磨陶瓷流延成型用浆料的应用方法,包括以下步骤:
步骤1:按重量份取以下组分:氧化锆70份、钙质混合物6份、改性氧化铝3份、分散剂2.5份、溶剂50份、粘结剂12份及增塑剂2.5份。
先将氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝、分散剂与溶剂混合均匀,然后在搅拌的状态下,依次往氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝、分散剂与溶剂的混合物中加入粘结剂及增塑剂,混合均匀后,获得混合原料。
步骤2:将混合原料加入高压分散机,通过高压分散机混合原料,获得分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料,分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料中氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝的粒度为10~300nm。
步骤3:将分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料进行脱泡处理,获得脱泡后的浆料。
步骤4:将脱泡后的浆料进行流延成型,然后进行分段式干燥,第一段干燥温度为65℃,10min;第二段干燥温度为90℃,10min;第三段干燥温度为130℃,8min,获得生坯。
步骤5:将生坯冲切,然后排胶,自室温逐渐升温至950℃,升温速度为2℃/min,并于950℃保持25min,获得排胶后的坯体。
步骤6:将排胶后的坯体进行高温烧结,烧结温度为1430℃,升温速度为2℃/min,然后随炉自然冷却,获得素坯,素坯的厚度为1.5mm。
实施例4
本实施例的一种耐磨陶瓷流延成型用浆料,包括以下重量份组分:
氧化锆可以选用钇稳定氧化锆。
钙质混合物采用粒径为10~45nm的羟基磷灰石与氟磷酸钙的颗粒混合物,钙质混合物中羟基磷灰石与氟磷酸钙的质量比为85:1。
羟基磷灰石中Ga和P的摩尔比为1.7:1。
溶剂采用高沸点溶剂与低沸点溶剂的混合物,高沸点溶剂与低沸点溶剂的体积比为1:6。
高沸点溶剂选用乙酸丙酯,沸点为101.6℃。
低沸点溶剂选用丁酮,沸点为79.6℃。
分散剂为磷酸酯和三油酸甘油酯的混合物,磷酸酯和三油酸甘油酯的质量比为1:2。
粘结剂为PVB。
增塑剂为DBP。
上述耐磨陶瓷流延成型用浆料的应用方法,包括以下步骤:
步骤1:按重量份取以下组分:氧化锆76份、钙质混合物7份、改性氧化铝5份、分散剂3.5份、溶剂58份、粘结剂14份及增塑剂4份。
先将氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝、分散剂与溶剂混合均匀,然后在搅拌的状态下,依次往氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝、分散剂与溶剂的混合物中加入粘结剂及增塑剂,混合均匀后,获得混合原料。
步骤2:将所述的混合原料加入高压分散机,通过高压分散机混合原料,获得分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料,分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料中氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝的粒度为10~300nm。
步骤3:将分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料进行脱泡处理,获得脱泡后的浆料。
步骤4:将脱泡后的浆料进行流延成型,然后进行分段式干燥,第一段干燥温度为58℃,10min;第二段干燥温度为78℃,15min;第三段干燥温度为105℃,10min,获得生坯。
步骤5:将生坯冲切,然后排胶,自室温逐渐升温至900℃,升温速度为2℃/min,并于900℃保持25min,获得排胶后的坯体。
步骤6:将排胶后的坯体进行高温烧结,烧结温度为1425℃,升温速度为3℃/min,然后随炉自然冷却,获得素坯,素坯的厚度为1.5mm。
实施例5
本实施例的一种耐磨陶瓷流延成型用浆料,包括以下重量份组分:
氧化锆可以选用钇稳定氧化锆。
钙质混合物采用粒径为10~45nm的羟基磷灰石与氟磷酸钙的颗粒混合物,羟基磷灰石与氟磷酸钙的质量比为75:1。
羟基磷灰石中Ga和P的摩尔比为1.7:1。
溶剂采用高沸点溶剂与低沸点溶剂的混合物,高沸点溶剂与低沸点溶剂的体积比为1:4。
高沸点溶剂选用异丁醇,沸点为107℃。
低沸点溶剂选用无水乙醇,沸点为78.3℃。
分散剂为磷酸酯。
粘结剂为PVB。
增塑剂为DBP和DOP的混合物,DBP和DOP的质量比为2:1。
上述耐磨陶瓷流延成型用浆料的应用方法,包括以下步骤:
步骤1:按重量份取以下组分:氧化锆80份、钙质混合物8份、改性氧化铝4.5份、分散剂4份、溶剂55份、粘结剂13份及增塑剂5份。
先将氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝、分散剂与溶剂混合均匀,然后在搅拌的状态下,依次往氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝、分散剂与溶剂的混合物中加入粘结剂及增塑剂,混合均匀后,获得混合原料。
步骤2:将所述的混合原料加入高压分散机,通过高压分散机混合原料,获得分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料,分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料中氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝的粒度为10~300nm。
步骤3:将分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料进行脱泡处理,获得脱泡后的浆料。
步骤4:将脱泡后的浆料进行流延成型,然后进行分段式干燥,第一段干燥温度为60℃,12min;第二段干燥温度为80℃,15min;第三段干燥温度为120℃,12min,获得生坯。
步骤5:将生坯冲切,然后排胶,自室温逐渐升温至950℃,升温速度为1.5℃/min,并于950℃保持25min,获得排胶后的坯体。
步骤6:将排胶后的坯体进行高温烧结,烧结温度为1450℃,升温速度为2℃/min,然后随炉自然冷却,获得素坯,素坯的厚度为1.5mm。
对比例1
本对比例的一种耐磨陶瓷流延成型用浆料,包括以下重量份组分:
氧化锆可以选用钇稳定氧化锆。
溶剂采用高沸点溶剂与低沸点溶剂的混合物,高沸点溶剂与低沸点溶剂的体积比为1:5。
高沸点溶剂选用异丁醇,沸点为107℃。
低沸点溶剂选用丁酮,79.6℃。
分散剂为脂肪酸聚氧化乙烯酯及烷基酚聚氧乙烯醚的混合物,脂肪酸聚氧化乙烯酯与烷基酚聚氧乙烯醚的质量比为1:2。
粘结剂为PVB。
增塑剂为DBP和DOP的混合物,DBP和DOP的质量比为2:3。
上述耐磨陶瓷流延成型用浆料的应用方法,包括以下步骤:
步骤1:按重量份取以下组分:氧化锆70份、改性氧化铝3份、分散剂2.5份、溶剂50份、粘结剂12份及增塑剂2.5份。
先将氧化锆、改性氧化铝、分散剂与溶剂混合均匀,然后在搅拌的状态下,依次往氧化锆、改性氧化铝、分散剂与溶剂的混合物中加入粘结剂及增塑剂,混合均匀后,获得混合原料。
步骤2:将混合原料加入高压分散机,通过高压分散机混合原料,获得分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料,分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料中氧化锆、改性氧化铝的粒度为10~300nm。
步骤3:将分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料进行脱泡处理,获得脱泡后的浆料。
步骤4:将脱泡后的浆料进行流延成型,然后进行分段式干燥,第一段干燥温度为65℃,10min;第二段干燥温度为90℃,10min;第三段干燥温度为130℃,8min,获得生坯。
步骤5:将生坯冲切,然后排胶,自室温逐渐升温至950℃,升温速度为2℃/min,并于950℃保持25min,获得排胶后的坯体。
步骤6:将排胶后的坯体进行高温烧结,烧结温度为1430℃,升温速度为2℃/min,然后随炉自然冷却,获得素坯,素坯的厚度为1.5mm。
对比例2
本实施例的一种耐磨陶瓷流延成型用浆料,包括以下重量份组分:
氧化锆可以选用钇稳定氧化锆。
钙质混合物采用粒径为10~45nm的羟基磷灰石与氟磷酸钙的颗粒混合物,钙质混合物中羟基磷灰石与氟磷酸钙的质量比为85:1。
羟基磷灰石中Ga和P的摩尔比为1.7:1。
溶剂采用高沸点溶剂与低沸点溶剂的混合物,高沸点溶剂与低沸点溶剂的体积比为1:6。
高沸点溶剂选用乙酸丙酯,沸点为101.6℃。
低沸点溶剂选用丁酮,沸点为79.6℃。
分散剂为磷酸酯和三油酸甘油酯的混合物,磷酸酯和三油酸甘油酯的质量比为1:2。
粘结剂为PVB。
增塑剂为DBP。
上述耐磨陶瓷流延成型用浆料的应用方法,包括以下步骤:
步骤1:按重量份取以下组分:氧化锆76份、钙质混合物7份、分散剂3.5份、溶剂58份、粘结剂14份及增塑剂4份。
先将氧化锆、钙质混合物、分散剂与溶剂混合均匀,然后在搅拌的状态下,依次往氧化锆、钙质混合物、分散剂与溶剂的混合物中加入粘结剂及增塑剂,混合均匀后,获得混合原料。
步骤2:将所述的混合原料加入高压分散机,通过高压分散机混合原料,获得分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料,分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料中氧化锆、钙质混合物的粒度为10~300nm。
步骤3:将分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料进行脱泡处理,获得脱泡后的浆料。
步骤4:将脱泡后的浆料进行流延成型,然后进行分段式干燥,第一段干燥温度为58℃,10min;第二段干燥温度为78℃,15min;第三段干燥温度为105℃,10min,获得生坯。
步骤5:将生坯冲切,然后排胶,自室温逐渐升温至900℃,升温速度为2℃/min,并于900℃保持25min,获得排胶后的坯体。
步骤6:将排胶后的坯体进行高温烧结,烧结温度为1425℃,升温速度为3℃/min,然后随炉自然冷却,获得素坯,素坯的厚度为1.5mm。
取实施例1至5及对比例1、对比例2的氧化锆陶瓷薄片素坯观察其外观形状,素坯的平整度佳,边缘无翘曲,且素坯的厚度均大于1mm,可一次流延成型较厚的氧化锆陶瓷薄片素坯,避免了采用两片生坯叠合烧结的工序,减少了其中带来的不良影响,增加了产品的良率。
实施例1至5及对比例1、对比例2的氧化锆陶瓷薄片素坯进行耐磨性测试,结果如表1。
表1
由结果可知,采用本发明耐磨陶瓷流延成型用浆料制成的氧化锆陶瓷薄片素坯,硬度高,耐磨性佳。且氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝为一有机整体,缺少其中一个组分,对氧化锆陶瓷薄片素坯的硬度及耐磨性均有不同程度的降低。
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)
1.一种耐磨陶瓷流延成型用浆料,其特征在于,包括以下重量份组分:
2.根据权利要求1所述的耐磨陶瓷流延成型用浆料,其特征在于,所述钙质混合物为羟基磷灰石与氟磷酸钙的混合物。
3.根据权利要求2所述的耐磨陶瓷流延成型用浆料,其特征在于,所述钙质混合物中羟基磷灰石与氟磷酸钙的质量比为70~85:1。
4.根据权利要求2或3所述的耐磨陶瓷流延成型用浆料,其特征在于,所述羟基磷灰石中Ga和P的摩尔比为1.67~1.7:1。
5.根据权利要求2或3所述的耐磨陶瓷流延成型用浆料,其特征在于,所述羟基磷灰石与氟磷酸钙的粒径为10~40nm。
6.根据权利要求1所述的耐磨陶瓷流延成型用浆料,其特征在于,所述溶剂为高沸点溶剂与低沸点溶剂的混合物。
7.根据权利要求6所述的耐磨陶瓷流延成型用浆料,其特征在于,所述高沸点溶剂与低沸点溶剂的体积比为1:2~6。
8.根据权利要求6或7所述的耐磨陶瓷流延成型用浆料,其特征在于,所述高沸点溶剂的沸点为101.6~166.1℃,所述低沸点溶剂的沸点为77~80℃。
9.根据权利要求1所述的耐磨陶瓷流延成型用浆料,其特征在于,所述分散剂为磷酸酯、乙氧基化合物和三油酸甘油酯中的一种或几种的混合;所述粘结剂为PVB;所述增塑剂为DBP和/或DOP。
10.一种耐磨陶瓷流延成型用浆料的应用方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:按重量份取以下组分:氧化锆65~80份、钙质混合物4~8份、改性氧化铝2~5份、分散剂1~4份、溶剂40~60份、粘结剂10~14份及增塑剂0~5份,将氧化锆、钙质混合物、改性氧化铝、分散剂与溶剂充分混合,再依次加入粘结剂及增塑剂,混合均匀,获得混合原料;
步骤2:将所述的混合原料加入高压分散机,通过高压分散机混合原料,获得分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料;
步骤3:将分散完全的耐磨陶瓷流延成型用浆料进行脱泡处理,获得脱泡后的浆料;
步骤4:将脱泡后的浆料进行流延成型,然后进行分段式干燥,第一段干燥温度为50~65℃,第二段干燥温度为70~90℃,第三段干燥温度为90~130℃,获得生坯;
步骤5:将生坯冲切,然后排胶,获得排胶后的坯体;
步骤6:将排胶后的坯体进行高温烧结,然后随炉自然冷却,获得素坯。
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