CN113929451B - 氧化锆复合陶瓷及其制备方法、壳体组件和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种氧化锆复合陶瓷，所述氧化锆复合陶瓷包括以下重量百分比的物相：42.9‑84.6％掺杂稳定四方相氧化锆、7.8‑31.7％硅酸锆、5.9‑17.8铝酸锌和0.1‑4％钴铁氧体；所述掺杂稳定四方相氧化锆为五氧化二铌和/或五氧化二钽、氧化钇和氧化锆形成的固溶体，其中，以所述氧化锆复合陶瓷元素含量为基准，钇的重量百分比为1.7‑5.5％，铌和/或钽的重量百分比为0.7‑2.8％。该氧化锆复合陶瓷能够有效解决现有氧化锆陶瓷的韧性低，抗冲击性差，加工难度高，以及透光率高的技术问题，且该氧化锆复合陶瓷为浅绿色，外观表现力强。本申请还提供了氧化锆复合陶瓷制备方法、壳体组件和电子设备。

Description

氧化锆复合陶瓷及其制备方法、壳体组件和电子设备
技术领域
本申请涉及氧化锆陶瓷技术领域，具体涉及一种氧化锆复合陶瓷及其制备方法、壳体组件和电子设备。
背景技术
氧化锆陶瓷具有熔点和沸点高、硬度大、耐磨损、耐高温、耐腐蚀等优良性质，被广泛应用于结构陶瓷和功能性陶瓷领域。目前的氧化锆陶瓷板虽然硬度大、强度大，但其韧性低，导致其抗冲击性较差，加工难度高；并且现有氧化锆陶瓷的透光率较高，需要额外涂布遮光油墨层以实现遮光，大大增加生产成本。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种氧化锆复合陶瓷及其制备方法和壳体组件，该氧化锆复合陶瓷能够有效解决现有氧化锆陶瓷的韧性低，抗冲击性差，加工难度高，以及透光率高的技术问题。本申请还提供了所述氧化锆复合陶瓷的制备方法、壳体组件和电子设备。
具体地，第一方面，本申请提供了一种氧化锆复合陶瓷，所述氧化锆复合陶瓷包括以下重量百分比的物相：42.9-84.6％掺杂稳定四方相氧化锆、7.8-31.7％硅酸锆(ZrSiO4)、5.9-17.8铝酸锌(ZnAl2O4)和0.1-4％钴铁氧体(CoFe2O4)；所述掺杂稳定四方相氧化锆为五氧化二铌(Nb2O5)和/或五氧化二钽(Ta2O5)、氧化钇(Y2O3)和氧化锆(ZrO2)形成的固溶体，其中，以所述氧化锆复合陶瓷元素含量为基准，钇(Y)的重量百分比为1.7-5.5％，铌(Nb)和/或钽(Ta)的重量百分比为0.7-2.8％。
本申请实施方式中，所述掺杂稳定四方相氧化锆的重量百分比为52.9-79.3％，所硅酸锆的重量百分比为9.8-27.88％，所述铝酸锌的重量百分比为7.8-14.9％，所述钴铁氧体的重量百分比为0.5-2％。
本申请实施方式中，所述钇的重量百分比为1.9-4.5％，所述铌和/或钽的重量百分比为1.5-2.5％。
本申请实施方式中，当所述氧化锆复合陶瓷的厚度为0.6mm时，所述氧化锆复合陶瓷在波长800nm处的透光率小于或等于4％。
本申请实施方式中，所述氧化锆复合陶瓷的断裂韧性大于9MPa·m1/2。
本申请实施方式中，所述氧化锆复合陶瓷的颜色具有介于69和76之间的L值，介于-5和-11之间的a值，以及介于-3和-7之间的b值。
本申请实施方式中，所述氧化锆复合陶瓷的密度为5.3-5.5g·cm-3；所述氧化锆复合陶瓷的维氏硬度为1200-1400Hv。
第二方面，本申请还提供了一种氧化锆复合陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
取五氧化二铌和/或五氧化二钽、氧化钇稳定的四方相氧化锆、硅酸锆、铝酸锌和钴铁氧体原料混合，经球磨处理后，得到混合浆料，对所述混合浆料进行喷雾干燥、成型、烧结和精加工处理后，得到氧化锆复合陶瓷；
其中，所述氧化锆复合陶瓷包括以下重量百分比的物相：42.9-84.6％掺杂稳定四方相氧化锆、7.8-31.7％硅酸锆、5.9-17.8铝酸锌和0.1-4％钴铁氧体；所述掺杂稳定四方相氧化锆为五氧化二铌和/或五氧化二钽、氧化钇和氧化锆形成的固溶体；以所述氧化锆复合陶瓷元素含量为基准，钇的重量百分比为1.7-5.5％，铌和/或钽的重量百分比为0.7-2.8％。
第三方面，本申请还提供了一种壳体组件，包括如本申请第一方面所述氧化锆复合陶瓷或如本申请第二方面所述制备方法制得的氧化锆复合陶瓷。
第四方面，本申请提供了一种电子设备，包括显示组件和壳体组件，所述显示组件与所述壳体组件相连，所述壳体组件为如本申请第三方面所述的壳体组件。
本申请具有以下有益效果：
(1)本申请所述氧化锆陶瓷包括掺杂稳定四方相氧化锆、硅酸锆、铝酸锌和钴铁氧体物相，并以一定范围重量百分比配方组合；所述氧化锆复合陶瓷同时具有韧性强，强度大，抗冲击性强，透光率低的特点，且所述氧化锆复合陶瓷各成分稳定，表面缺陷少，易被加工；本申请所述氧化锆复合陶瓷还为浅绿色，Lab颜色分别对应为：69≤L≤76，-5≤a≤-11，-3≤b≤-7，外观表现力强。
(2)本申请所述氧化锆复合陶瓷的制备方法，操作简易，产率高，成本低，可用于大规模工业化生产；制备得到的氧化锆复合陶瓷各方面性能表现出色。
(3)本申请所述壳体组件和电子设备的壳体组件均包括氧化锆复合陶瓷，所述壳体组件具备韧性强，强度大，抗冲击性强，透光率低和易被加工的特点；且所述壳体组件信号屏蔽作用弱，可广泛用于通信领域，尤其是5G通信领域；所述壳体组件外观可为浅绿色，相较于传统颜色单一的壳体，所述壳体组件色彩出色，产品外观表现力强。
本申请的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本申请实施例的实施而获知。
附图说明
为更清楚地阐述本申请的内容，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。
图1为本申请一实施例提供的氧化锆复合陶瓷的结构示意图；
图2为本申请一实施例提供的壳体组件100的结构示意图；
图3为本申请一实施例提供的电子设备200的结构示意图。
具体实施方式
以下所述是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。
若无特别说明，所述制备方法中使用的化学试剂均为市售试剂。
如图1所示，本申请一实施方式中，提供了一种氧化锆复合陶瓷10，所述氧化锆复合陶瓷10包括以下重量百分比的物相：42.9-84.6％掺杂稳定四方相氧化锆、7.8-31.7％硅酸锆、5.9-17.8铝酸锌和0.1-4％钴铁氧体；所述掺杂稳定四方相氧化锆为五氧化二铌和/或五氧化二钽、氧化钇和氧化锆形成的固溶体，其中，以所述氧化锆复合陶瓷元素含量为基准，钇的重量百分比为1.7-5.5％，铌和/或钽的重量百分比为0.7-2.8％。
本申请实施方式中，所述五氧化二铌和/或五氧化二钽是指五氧化二铌和五氧化二钽中的一种或两种。一实施方式中，所述掺杂稳定四方相氧化锆为五氧化二铌、氧化钇和氧化锆形成的固溶体。另一实施方式中，所述掺杂稳定四方相氧化锆为五氧化二钽、氧化钇和氧化锆形成的固溶体。第三实施方式中，所述掺杂稳定四方相氧化锆为五氧化二铌、五氧化二钽、氧化钇和氧化锆形成的固溶体。
其中，所述掺杂稳定四方相氧化锆中，五氧化二铌和/或五氧化二钽、氧化钇是氧化锆的四方相的稳定剂，五氧化二铌和五氧化二钽中的至少一种，以及氧化钇联合用于稳定四方相氧化锆。钴铁氧体可用于所述氧化锆复合陶瓷的着色剂。所述氧化锆复合陶瓷可以通过X射线衍射(XRD)物相分析，获取氧化锆复合陶瓷中的各个物相信息。
本申请实施方式中，所述氧化锆复合陶瓷可能还含有极少量的其他物相，例如单斜相氧化锆。所述极少量的其他物相对本申请所述氧化锆复合陶瓷的各项性能没有带来不利影响，所述各项性能包括韧性、硬度、抗冲击性和透光率等。
本申请实施方式中，所述氧化锆复合陶瓷各物相组分分别在不同特性上具有各自的显著表现，例如，五氧化二铌和/或五氧化二钽，以及氧化钇可起到稳定、增韧四方相氧化锆的作用，铝酸锌具有提升强度和降低透光率作用，硅酸锆能一定程度地降低密度，钴铁氧体可用于所述氧化锆复合陶瓷的着色剂。以上特定含量的各元素及物相组分组成，能够协同促使所述氧化锆复合陶瓷同时具备韧性高、抗冲击性好，便于加工和低透光率的特性，以及具有外观表现力出色的浅绿色。
本申请实施方式中，优选地，所述氧化锆复合陶瓷中，所述掺杂稳定四方相氧化锆的重量百分比为52.9-79.3％，所硅酸锆的重量百分比为9.8-27.88％，所述铝酸锌的重量百分比为7.8-14.9％，所述钴铁氧体的重量百分比为0.5-2％。另一实施方式中，所述掺杂稳定四方相氧化锆的重量百分比为60-80％，所硅酸锆的重量百分比为10-30％，所述铝酸锌的重量百分比为7-14％，所述钴铁氧体的重量百分比为1-2％。所述物相含量组成的氧化锆复合陶瓷各方面性能更加突出，同时具有韧性强，抗冲击性强，加工难度低，和透光率低的特性。
本申请实施方式中，所述氧化锆复合陶瓷为固体状，例如为粉体、片状或板状。所述氧化锆复合陶瓷含有的元素由铌和钽中的至少一种、锆、钇、锌、铝、硅、钴、铁和氧元素组成。以所述氧化锆复合陶瓷元素含量为基准，钇的重量百分比为1.7-5.5％，铌和/或钽的重量百分比为0.7-2.8％。这里所述铌和/或钽的重量百分比为0.7-2.8％是指：铌的重量百分比为0.7-2.8％，或者钽的重量百分比为0.7-2.8％，或者铌和钽两者的总重量百分比为0.7-2.8％。本申请所述氧化锆复合陶瓷中元素的重量百分比含量的测定可以但不限于通过X-射线荧光光谱分析(XRF)方法测得。
一实施方式中，以所述氧化锆复合陶瓷元素含量为基准，所述铌和/或钽的重量百分比为1.5-2.5％，所述钇的重量百分比为1.9-4.5％。另一实施方式中，以所述氧化锆复合陶瓷元素含量为基准，所述铌和/或钽的重量百分比为0.7-1.2％，所述钇的重量百分比为3-5％。第三实施方式中，以所述氧化锆复合陶瓷元素含量为基准，所述铌和/或钽的重量百分比为2-2.8％；所述钇的重量百分比为2-3％。本申请中，五氧化二铌和/或五氧化二钽，以及氧化钇可起到稳定、增韧四方相氧化锆的作用，前述元素含量的铌和/或钽，以及钇，有利于形成稳定的掺杂稳定四方相氧化锆，以最终获得各方面性能突出的氧化锆复合陶瓷。
本申请实施方式中，所述氧化锆复合陶瓷的颜色具有介于69和76之间的L值，介于-5和-11之间的a值，以及介于-3和-7之间的b值。其中，这里的L值、a值和b值分别对应Lab值(或称Lab颜色值)中的L、a和b；其中，L为亮度通道，a、b为两个颜色通道；所述Lab值是基于Lab颜色模型。所述Lab值可通过色差仪测试获得。本申请所述氧化锆复合陶瓷的颜色趋向于浅绿色，润泽度高，外观表现力出色。
本申请实施方式中，所述氧化锆复合陶瓷的透光率低。当所述氧化锆复合陶瓷的厚度为0.6mm时，所述氧化锆复合陶瓷在波长800nm处的透光率小于或等于4％。一实施方式中，当所述氧化锆复合陶瓷的厚度为0.6mm时，所述氧化锆复合陶瓷在波长800nm处的透光率介于1.1％至3％之间。另一实施方式中，当所述氧化锆复合陶瓷的厚度为0.6mm时，所述氧化锆复合陶瓷在波长800nm处的透光率介于1.5％至2％之间。本申请所述透光率低的氧化锆复合陶瓷，可以直接实现遮光，无需额外涂布遮光油墨层，降低成本。
本申请实施方式中，所述氧化锆复合陶瓷密度较低，并且具有高硬度、高强度和高韧性的特点，抗冲击性能强；低密度的氧化锆复合陶瓷也可以降低单位体积的自身重量，若用于电子设备中，可提升握持感。可选地，所述氧化锆复合陶瓷的密度为5.3-5.5g·cm-3。例如，所述氧化锆复合陶瓷可以但不限于为5.3g·cm-3，5.35g·cm-3，5.38g·cm-3，5.40g·cm-3，5.42g·cm-3，5.45g·cm-3，5.48g·cm-3，或5.50g·cm-3。
本申请实施方式中，所述氧化锆复合陶瓷的断裂韧性大于9MPa·m1/2。一实施方式中，所述氧化锆复合陶瓷的断裂韧性为9-15MPa·m1/2，或10.5-15MPa·m1/2。例如，所述氧化锆复合陶瓷的断裂韧性可以但不限于具体为9、10、10.5、11.2、11.5、11.8、12、12.5、13、13.5、14、14.5或15MPa·m1/2。相较于断裂韧性普遍偏低的传统氧化锆陶瓷，本申请所述氧化锆复合陶瓷的断裂韧性更大，韧性强，抗冲击能力(例如抗落锤冲击能力)强。本申请所述氧化锆复合陶瓷不但断裂韧性大，而且硬度也高。可选地，所述氧化锆复合陶瓷的维氏硬度为1150-1400Hv。进一步地，可选地，所述氧化锆复合陶瓷的维氏硬度为1200-1350Hv。
本申请实施方式中，所述氧化锆复合陶瓷便于加工，有利于大大提升对氧化锆复合陶瓷的加工效率。一实施方式中，所述氧化锆复合陶瓷的减薄速度大于40丝/小时。另一实施方式中，所述氧化锆复合陶瓷的减薄速度为40-60丝/小时。所述减薄速度可通过将氧化锆复合陶瓷置于铜磨盘下尺寸速度，在预设的单位时间下，测试铜磨前后氧化锆复合陶瓷的厚度差的方式获得。
本申请实施方式中，所述氧化锆复合陶瓷强度高，韧性强，抗平均落锤冲击高度大。所述氧化锆复合陶瓷可承受60g落锤的平均落锤高度大于25cm。可选地，所述氧化锆复合陶瓷可承受60g落锤的平均落锤高度为25-40cm。所述平均落锤高度可以但不限于使用预设落锤高度下的60g重的落锤砸氧化锆复合陶瓷的方式测试得到。
本申请所述氧化锆陶瓷包括掺杂稳定四方相氧化锆、硅酸锆、铝酸锌和钴铁氧体物相，并以一定范围重量百分比配方组合；所述氧化锆复合陶瓷同时具有韧性强，强度大，抗冲击性强，透光率低的特点，且所述氧化锆复合陶瓷各成分稳定，表面缺陷少，易被加工；本申请所述氧化锆复合陶瓷还为浅绿色，Lab颜色分别对应为：69≤L≤76，-5≤a≤-11，-3≤b≤-7，外观表现力强。
参见图2，本申请一实施方式中，提供了一种壳体组件100，所述壳体组件100包括氧化锆复合陶瓷10。其中，所述氧化锆复合陶瓷10为3D曲面的立体形态。所述氧化锆复合陶瓷10还可以但不限于为2D或2.5D形态。
本申请实施方式中，所述氧化锆复合陶瓷可以但不限于为壳体组件的一个嵌体。或者，所述氧化锆复合陶瓷可以但不限于构成所述壳体组件全部。所述氧化锆复合陶瓷的具体尺寸和形成可以基于壳体组件的实际需求进行调整或加工，本实施方式中不做赘述。
本申请所述由壳体氧化锆复合陶瓷形成的壳体组件表面还可以修饰其他装饰膜层，例如LOGO标识层，或其他提供保护或增加外观效果的膜层。
本申请实施方式中，所述壳体组件用于通信设备的外壳或其他功能结构组件的壳体。由于本申请所述壳体组件有利于无线信号传播，无或极少信号屏蔽，因此，所述壳体组件可广泛用于通信领域，尤其是5G通信领域。
参见图3，本申请一实施方式中，提供了一种电子设备200。所述电子设备200包括显示组件202和壳体组件201，所述显示组件202与所述壳体组件201相连。所述电子设备200还包括其他电子元件，所述其他电子元件包括中央处理器、摄像头和传感器组件中的一种或多种。
本申请所述电子设备壳体和显示组件封接，且形成一收容空间，所述其他元件收容至所述收容空间内。
可选地，电子设备包括但不限于手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、可穿戴设备、智能手环、智能手表、计步器等移动终端，以及诸如数字TV、台式计算机等固定终端。
本申请实施方式中，图2中的壳体组件100中的氧化锆复合陶瓷，和图3中的壳体组件201中氧化锆复合陶瓷的具体限定与前文所述的氧化锆复合陶瓷描述一致，本实施例不再赘述。
本申请所述壳体组件和电子设备的壳体组件均包括氧化锆复合陶瓷，所述壳体组件具备韧性强，强度大，抗冲击性强，透光率低和易被加工的特点；且所述壳体组件信号屏蔽作用弱，可广泛用于通信领域，尤其是5G通信领域；所述壳体组件外观可为浅绿色，相较于传统颜色单一的壳体，所述壳体组件色彩出色，产品外观表现力强。
本申请一实施方式中，还提供了一种氧化锆复合陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
取五氧化二铌和/或五氧化二钽、氧化钇稳定的四方相氧化锆、硅酸锆、铝酸锌和钴铁氧体原料混合，经球磨处理后，得到混合浆料，对所述混合浆料进行喷雾干燥、成型、烧结和精加工处理后，得到氧化锆复合陶瓷；
其中，所述氧化锆复合陶瓷包括以下重量百分比的物相：42.9-84.6％掺杂稳定四方相氧化锆、7.8-31.7％硅酸锆、5.9-17.8铝酸锌和0.1-4％钴铁氧体；所述掺杂稳定四方相氧化锆为五氧化二铌和/或五氧化二钽、氧化钇和氧化锆形成的固溶体；以所述氧化锆复合陶瓷元素含量为基准，钇的重量百分比为1.7-5.5％，铌和/或钽的重量百分比为0.7-2.8％。
可选地，所述氧化锆复合陶瓷含有的元素由铌和钽中的至少一种、锆、钇、锌、铝、硅、钴、铁和氧元素组成。所述制备方法中，所述铌和/或钽的重量百分比为0.7-2.8％是指：铌的重量百分比为0.7-2.8％，或者钽的重量百分比为0.7-2.8％，或者铌和钽两者的总重量百分比为0.7-2.8％。本申请所述氧化锆复合陶瓷中元素的重量百分比含量的测定可以但不限于通过X-射线荧光光谱分析(XRF)方法测得。
可选地，所述氧化钇稳定的四方相氧化锆中氧化钇的摩尔百分含量为2-4mol％。例如，所述氧化钇稳定的四方相氧化锆中氧化钇的摩尔百分含量为3mol％。
本申请实施方式中，参与制备种氧化锆复合陶瓷的原料粒径均为微纳米级，有利于各原料组分间的充分混合接触，以获得结构及性质稳定的氧化锆复合陶瓷。优选地，所述五氧化二铌的粒径中值为8-12μm，所述五氧化二钽的粒径中值为8-12μm。优选地，所述氧化钇稳定的四方相氧化锆的粒径中值为0.3-0.6μm，所述氧化钇稳定的四方相氧化锆颗粒的比表面为7-13m2/g。优选地，所述钴铁氧体的粒径中值为5-10μm。所述硅酸锆和铝酸锌的粒径中值为3-7μm。
可选地，所述制备方法中，所述球磨处理的具体过程可以但不限于包括：将混合后的原料置于球磨设备中，加入分散剂和溶剂进行球磨，然后加入粘结剂，搅拌均匀后，得到所述混合浆料。其中，球磨时间为4-12小时。所述溶剂可以但不限于为去离子水。所述分散剂可以但不限于为羟丙甲纤维素。所述粘结剂可以但不限于包括聚乙烯醇和聚乙二醇4000中的一种或两种。所述粘结剂的质量占所述混合原料总质量的1％-3％。例如，所述粘结剂包括聚乙烯醇和聚乙二醇4000，所述聚乙烯醇和聚乙二醇4000的摩尔比为1:1，所述粘结剂的质量占所述混合原料总质量的1.5％。所述球磨处理过程能够充分将各原料混合均匀，并获得预设颗粒粒径的混合浆料。
本申请实施方式中，所述制备方法中，所述成型的过程可以但不限于包括干压成型、等静压成型、注射成型或热压铸成型。可选地，成型的过程还可以通过其他成型工艺。所述制备方法中，所述烧结的过程可以但不限于通过常压烧结方式，例如，通过置于烧结设备中进行烧结。可选地，所述氧化锆复合陶瓷的制备方法中，烧结温度为1350-1500℃，烧结时间为1-4h。优选地，所述氧化锆复合陶瓷的制备方法中，烧结温度为1400-1470℃，烧结时间为1.5-3h。
本申请实施方式中，通过所述精加工处理可以但不限于为CNC加工，例如精加工处理具体包括平磨、抛光和切割等。
本申请实施方式中，本申请所述制备方法能用于制备前文实施例所述的氧化锆复合陶瓷。所述制备方法中，得到氧化锆复合陶瓷的其他具体限定，与前文描述氧化锆复合陶瓷的具体限定一致，本实施例不做赘述。
下面分多个实施例对本申请实施例进行进一步的说明。其中，对比例是基于本申请实施例设计。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本申请，而不应视为限定本申请的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市面购获得的常规产品，wt％是重量百分比符号。
实施例1
一种氧化锆复合陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
200g混合原料粉体：其中，五氧化二铌2.5wt％，铝酸锌12.3wt％，硅酸锆22.3wt％，钴铁氧体1wt％，61.9wt％的含有3mol％氧化钇稳定的氧化锆粉。
将混合原料粉体在球磨罐中加水球磨8h，然后再在砂磨机中加入0.02wt％的羟丙甲纤维素和水砂磨10h，最后加入4wt％的粘结剂粉体(摩尔比为1:1的PEG4000和PVA)搅拌0.5h，形成喷雾用浆料，浆料固含量约25％。
将浆料送入喷雾塔进行喷雾干燥(进风温度为250℃，出风为110℃，离心转速15转每秒)，形成用来干压的流动性较强的球形粉体，然后干压成型，干压成型中采用吨位200吨的压机设备，并使用8MPa的油压压强。
将成型后胚体于1450℃烧结2小时然后降温，最后自然冷却至室温。然后将烧结产物经打磨抛光和激光切割后，制成最终氧化锆复合陶瓷样品，尺寸为电子设备(手机)后盖形状和大小，长宽厚尺寸：150*75*0.6mm。
将制得氧化锆复合陶瓷样品进行高能XRF检测和XRD检测，测得组成元素含有：Y为3.2wt％、Nb为1.7wt％。氧化锆复合陶瓷样品中的物相包括：掺杂稳定四方相氧化锆为64.1wt％，ZrSiO4为22wt％，ZnAl2O4为12.2wt％，CoFe2O4为1wt％。其中，掺杂稳定四方相氧化锆为氧化钇、氧化铌与氧化锆形成的固溶体。
实施例2-15
实施例2-15分别提供了氧化锆复合陶瓷的制备方法，制备过程中，除了所采用的原料种类或重量百分比不同外，其余步骤与实施例1相同。实施例1-15中的混合原料中各组分重量百分比含量具体见表1；制备得到的氧化锆复合陶瓷的XRF检测结果和XRD检测结果见表2。其中，氧化钇稳定的氧化锆(％)一栏中，同时包括氧化钇稳定的氧化锆中氧化钇的摩尔百分含量，以及氧化钇稳定的氧化锆的重量百分比。
表1实施例1-15中的混合原料组分和重量百分比数据表(单位：％)
组别 Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub> Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 氧化钇稳定的氧化锆 ZnAl<sub>2</sub>O<sub>4</sub> ZrSiO<sub>4</sub> CoFe<sub>2</sub>O<sub>4</sub>
实施例1 2.5 0 3mol％，61.9 12.3 22.3 1
实施例2 2.5 0 3mol％，62.4 12.3 22.3 0.5
实施例3 2.5 0 3mol％，60.9 12.3 22.3 2
实施例4 2.5 0 3mol％，72.5 8.5 15.5 1
实施例5 2.5 0 3mol％，56.5 14.5 25.5 1
实施例6 2.5 0 3mol％，76.4 12.3 7.8 1
实施例7 2.5 0 3mol％，52.5 12.3 31.7 1
实施例8 2.5 0 3mol％，68.3 5.9 22.3 1
实施例9 2.5 0 3mol％，56.4 17.8 22.3 1
实施例10 2.5 0 2mol％，61.9 12.3 22.3 1
实施例11 2.5 0 4mol％，61.9 12.3 22.3 1
实施例12 0 2.5 3mol％，61.9 12.3 22.3 1
实施例13 1 1.5 3mol％，61.9 12.3 22.3 1
实施例14 2.5 0 3mol％，62.8 12.3 22.3 0.1
实施例15 2.5 0 3mol％，58.9 12.3 22.3 4
表2实施例1-15中制备得到氧化锆复合陶瓷XRF和XRD检测结果数据表(单位：％)
Figure BDA0002560486540000111
为突出本申请实施例的有益效果，特提供以下对比例。
对比例1
一种氧化锆陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
200g混合原料粉体：包含Nb2O5 2.5wt％，Al2O3 25wt％，1wt％的CoFe2O4，71.5wt％为含有3mol％氧化钇稳定的氧化锆粉。
将原料在球磨罐中加水球磨8h，然后再在砂磨机中加入粉体的0.02wt％的羟丙甲纤维素和水砂磨10h，最后加入粉体的4wt％的粘结剂(摩尔比为1:1的PEG4000和PVA)搅拌0.5h，形成喷雾用浆料，固含量为25重量％；
将混合原料粉体在球磨罐中加水球磨8h，然后再在砂磨机中加入0.02wt％的羟丙甲纤维素和水砂磨10h，最后加入4wt％的粘结剂粉体(摩尔比为1:1的PEG4000和PVA)搅拌0.5h，形成喷雾用浆料，浆料固含量约25％。
将浆料送入喷雾塔进行喷雾干燥(进风温度为250℃，出风为110℃，离心转速15转每秒)，形成用来干压的流动性较强的球形粉体，然后干压成型，干压成型中采用吨位200吨的压机设备，并使用8MPa的油压压强。
将成型后胚体于1450℃烧结2小时然后降温，最后自然冷却至室温。然后将烧结产物经打磨抛光和激光切割后，制成最终氧化锆陶瓷样品，尺寸为电子设备(手机)后盖形状和大小，长宽厚尺寸：150*75*0.6mm。
将制得样品进行高能XRF检测和XRD检测，测得组成元素含有：Y为2.91wt％、Nb为1.7wt％。氧化锆陶瓷样品中的物相包括：四方相氧化锆为73.9wt％，Al2O3为24.7wt％，CoFe2O4为1wt％，四方相氧化锆为氧化钇、氧化铌与氧化锆形成的固溶体。
对比例2-8
对比例2-8分别提供了氧化锆陶瓷的制备方法，制备过程中，除了所采用的原料种类或重量百分比存在差异外，其余步骤与对比例1相同。对比例1-8中的混合原料中各组分重量百分比含量具体见表3；制备得到的氧化锆陶瓷的XRF检测结果和XRD检测结果见表4。其中，氧化钇稳定的氧化锆(％)一栏中，同时包括氧化钇稳定的氧化锆中氧化钇的摩尔百分含量，以及氧化钇稳定的氧化锆的重量百分比。
表3对比例1-8中的混合原料组分和重量百分比数据表(单位：％)
组别 Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub> Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> ZnAl<sub>2</sub>O<sub>4</sub> ZrSiO<sub>4</sub> CoFe<sub>2</sub>O<sub>4</sub> 氧化钇稳定的氧化锆
对比例1 2.5 0 25 0 0 1 3mol％，71.5
对比例2 2.5 0 0 12.3 0 1 3mol％，84.2
对比例3 2.5 0 0 0 22.3 1 3mol％，74.2
对比例4 2.5 0 0 12.3 22.3 0 3mol％，62.9
对比例5 0 0 0 12.3 22.3 1 3mol％，64.4
对比例6 2.5 0 0 4 22.3 1 3mol％，70
对比例7 2.5 0 0 12.3 38.5 1 3mol％，45.7
对比例8 2.5 0 0 12.3 22.3 6 3mol％，56.9
表4对比例1-8中制备得到氧化锆陶瓷XRF和XRD检测结果数据表(单位：％)
Figure BDA0002560486540000131
效果实施例
(1)测试氧化锆复合陶瓷样品的硬度、断裂韧性、致密性和Lab颜色值
其中，硬度测试采用硬度计及压痕法(金刚压头、力10kg、试压时间15s)；断裂韧性测试也通过硬度计及压痕法(金刚压头、力10kg、试压时间15s)；致密性测试通过取抛光后样品表面上每10*10mm范围内的平均坑点数(大于20μm)；使用色差仪测试样品的Lab值，L为亮度通道，a、b为两个颜色通道。以上测试结果如表5所示。
(2)测试氧化锆复合陶瓷样品的透光率、密度、加工性和落锤冲击性
其中，透光率是使用岛津分光光度计测试(厚度为0.6mm，光的波长为800nm)；加工性测试参数：铜磨盘下尺寸速度，固定时间1小时，测试铜磨前后厚度差；落锤冲击测试过程包括：使用落锤冲击试验机，将样品放于平台，使用60g重的落锤砸样品中心位置，从5cm高度开始，如果不裂就按照每次5cm的高度增加，直到样品出现肉眼可见裂纹停止，记录高度值；结果如表6所示。
表5：各组样品的硬度、断裂韧性、致密性和Lab颜色值测试数据表
Figure BDA0002560486540000141
表6：各组样品的透光率、密度、加工性和落锤冲击性测试数据表
Figure BDA0002560486540000142
Figure BDA0002560486540000151
从表5和表6的数据可看出，相较于对比例1，本申请实验例1-15制备的氧化锆复合陶瓷样品硬度虽有一定程度下降，但硬度值仍处于较高水平，满足行业标准要求。实施例1-15各组氧化锆复合陶瓷样品具有较高的硬度、断裂韧性和抗冲击性，同时满足透光率小于4％、减薄速度大于40，已经平均落锤高度大于25cm。并且，本申请实施例1-15中Lab值均为浅绿色范围，润泽度高，外观表现力出色。而对比例1-8均不能同实施例1-15一样，同时符合上述性能表现；其中，对比例1的硬度过大，减薄速度过低，加工难度更高；对比例2-3和6虽然硬度和断裂韧性都不错，减薄速度也大于40，但是透光率高；对比例4则不具有本申请所述外观表现力出色的浅绿色；对比例5，7和8的平均落锤高度低，抗冲击性差，且对比例5的断裂韧性表现也较差。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种氧化锆复合陶瓷，其特征在于，所述氧化锆复合陶瓷包括以下重量百分比的物相：42.9-84.6%的掺杂稳定四方相氧化锆、7.8-31.7%的硅酸锆、5.9-17.8%的铝酸锌和0.1-4%的钴铁氧体；所述掺杂稳定四方相氧化锆为五氧化二铌和/或五氧化二钽、氧化钇和氧化锆形成的固溶体，其中，以所述氧化锆复合陶瓷元素含量为基准，钇的重量百分比为1.7-5.5%，铌和/或钽的重量百分比为0.7-2.8%；当所述氧化锆复合陶瓷的厚度为0.6mm时，所述氧化锆复合陶瓷在波长800nm处的透光率小于或等于4%。
2.如权利要求1所述的氧化锆复合陶瓷，其特征在于，所述掺杂稳定四方相氧化锆的重量百分比为52.9-79.3%，所硅酸锆的重量百分比为9.8-27.88%，所述铝酸锌的重量百分比为7.8-14.9%，所述钴铁氧体的重量百分比为0.5-2%。
3.如权利要求1所述的氧化锆复合陶瓷，其特征在于，所述钇的重量百分比为1.9-4.5%，所述铌和/或钽的重量百分比为1.5-2.5%。
4.如权利要求1-3任一项所述的氧化锆复合陶瓷，其特征在于，所述氧化锆复合陶瓷的断裂韧性大于9 MPa·m1/2。
5.如权利要求1-3任一项所述的氧化锆复合陶瓷，其特征在于，所述氧化锆复合陶瓷的颜色具有介于69和76之间的L值，介于-5和-11之间的a值，以及介于-3和-7之间的b值。
6.如权利要求1-3任一项所述的氧化锆复合陶瓷，其特征在于，所述氧化锆复合陶瓷的密度为5.3-5.5 g·cm-3；所述氧化锆复合陶瓷的维氏硬度为1150-1400 Hv。
7.一种氧化锆复合陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
取五氧化二铌和/或五氧化二钽、氧化钇稳定的四方相氧化锆、硅酸锆、铝酸锌和钴铁氧体原料混合，经球磨处理后，得到混合浆料，对所述混合浆料进行喷雾干燥、成型、烧结和精加工处理后，得到氧化锆复合陶瓷；
其中，所述氧化锆复合陶瓷包括以下重量百分比的物相：42.9-84.6%的掺杂稳定四方相氧化锆、7.8-31.7%的硅酸锆、5.9-17.8%的铝酸锌和0.1-4%的钴铁氧体；所述掺杂稳定四方相氧化锆为五氧化二铌和/或五氧化二钽、氧化钇和氧化锆形成的固溶体；以所述氧化锆复合陶瓷元素含量为基准，钇的重量百分比为1.7-5.5%，铌和/或钽的重量百分比为0.7-2.8%；当所述氧化锆复合陶瓷的厚度为0.6mm时，所述氧化锆复合陶瓷在波长800nm处的透光率小于或等于4%。
8.一种壳体组件，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述氧化锆复合陶瓷或如权利要求7所述制备方法制得的氧化锆复合陶瓷。
9.一种电子设备，其特征在于，包括显示组件和壳体组件，所述显示组件与所述壳体组件相连，所述壳体组件为如权利要求8所述的壳体组件。
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