CN1524828A - 一种改进的部分稳定氧化锆 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于对CaO、MgO部分稳定ZrO2陶瓷的改进,尤其涉及一种烧成温度低,烧成温度范围宽,热震稳定性好的部分稳定ZrO2陶瓷,其特征是还采用外加0.1-5%wt的含钡化合物和0.1-5%wt的TiO2稳定剂。从而使所得的部分稳定ZrO2陶瓷原料/制品,具有烧结温度低,烧成温度范围宽,热震稳定性提高,还可降低生产成本,大大提高了ZrO2陶瓷制品的性能价格比。
Description
技术领域
本发明是关于对用CaO、MgO部份稳定ZrO2陶瓷的改进,尤其涉及一种烧成温度低,烧成温度范围宽,热震稳定性好的部分稳定ZrO2陶瓷。
背景技术
在制造ZrO2陶瓷中,为了预防ZrO2在晶形转变中因体积发生变化而产生的开裂,通常采用CaO、MgO为稳定剂,先制得部分稳定化的ZrO2原料,再通过陶瓷制作工艺制成相应产品,如中国专利96109180.0公开的电子陶瓷承烧板。然而由于ZrO2熔点较高难烧结,烧成温度需在1650℃以上(如前述专利承烧板的烧结温度在1650--1700℃),高的烧成温度,能源消耗大,而且烧成温度范围又窄,一般烧结温度偏差必须控制在50℃以内,烧成温度过高,则会造成制品开裂、变形;烧成温度过低,制品强度又得不到保证,因此ZrO2陶瓷烧成控温要求极高。其次,用CaO、MgO制得的部分稳定ZrO2陶瓷,其抗热震性能不够理想,如作电子陶瓷承烧板,一般经30-40次循环使用即出现开裂、变形、粉化,使用寿命相对较短。
为降低ZrO2陶瓷烧成温度,中国专利99124033.2公开了用CeO2,Y2O3或CeO2-Y2O3作为稳定剂,以MgO-Al2O3-SiO2为烧结助剂,达到既稳定了氧化锆,又降低了烧成温度,还扩大了烧成温度范围,使其可以在1220-1450℃宽范围温度下烧结。然而由于CeO2,Y2O3稳定剂价格较为昂贵,且加入量相对又多,因此生产成本相对较高;其次,因陶瓷原料中含有一定量的SiO2,使应用受到一定程度的限止,如作电子陶瓷承烧板使用,会对电子陶瓷元件产生影响,因而该ZrO2陶瓷不适宜作电子陶瓷承烧板。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足,提供一种烧成温度低,且烧成温度范围宽,生产成本低,热震稳定性好的部分稳定氧化锆。
本发明目的实现,主要改进是在用CaO或MgO部分稳定ZrO2中再添加0.1-5%wt的含钡化合物和0.1-5%wt的TiO2,从而改善ZrO2陶瓷的烧成性能和热震稳定性。具体说,本发明部分稳定氧化锆,包括采用CaO或MgO作稳定剂,其特征在于还外加有0.1-5%wt的含钡化合物和0.1-5%wt的TiO2稳定剂。
本发明含钡化合物的加入,不仅可以进一步起到对ZrO2的稳定作用;而且还具有增强ZrO2的韧性作用,可以显著提高ZrO2陶瓷的热震稳定性。所说含钡化合物可以是钡的卤化物,也可以是各种钡盐,如BaCO3、BaSO4、BaO、Ba3(PO4)2等,钡化合物中其起主要作用的是钡离子。TiO2的加入,不仅可降低ZrO2的烧成温度;而且对增强ZrO2陶瓷的韧性也有积极作用。本发明经试验确定尤以两者同时加入为优,两者的协同作用,既可以进一步稳定ZrO2,又能较显著降低ZrO2陶瓷的烧成温度,扩大烧成温度范围,还能明显提高ZrO2陶瓷的热震稳定性能,其综合性能大大优于仅用CaO、MgO稳定剂和单独添加含钡化合物和TiO2。本发明所述含钡化合物和TiO2的加入量,是实验较佳值,并非严格意义极限值。当含钡化合物加入量低于0.1%,则对进一步稳定、增韧效果不明显;加入量超过5%,相反对热震稳定性能又会产生不利影响,所以试验确定其加入量以0.1-5%wt较为恰当。考虑到实际ZrO2原料中通常会含有较少量的TiO2,本发明外加TiO2有0.1%以上就能起到作用,但加入量低于0.1%,对降低烧成温度作用也不够明显;当加入量高于5%,也会造成热震稳定性能的下降,因此试验确定加入量以0.1-5%wt较为恰当。本发明含钡化合物和TiO2稳定剂加入量尤以0.1-3%最为理想。
本发明含钡化合物和TiO2的加入,可以是与CaO、MgO稳定剂一起加入;也可以是在已经CaO、MgO部分稳定的ZrO2中再加入含钡化合物和TiO2。例如作陶瓷原料,可以在ZrO2粉末中一次将CaO或MgO、含钡化合物、TiO2稳定剂一起同时加入,然后经一次烧成得部分稳定的ZrO2陶瓷原料。如作陶瓷制品,也可以是在已经CaO或MgO部分稳定的ZrO2中,在制作制品时再加入0.1-5%wt的含钡化合物和TiO2,即稳定剂分二次加入。
本发明由于在CaO、MgO部分稳定ZrO2中还加有含钡化合物和TiO2稳定剂,使所得的部分稳定型ZrO2陶瓷或产品,不仅较单独使用CaO、MgO稳定剂好,还可进一步降低热膨胀系数,增强陶瓷韧性,从而提高ZrO2陶瓷制品的抗开裂性能,使ZrO2陶瓷制品的抗热震稳定性有明显提高,如作陶瓷承烧板,经60次循环试用不开裂、不变形、不粉化,大大提高了ZrO2陶瓷制品的物理性能。同时含钡化合物和TiO2稳定剂的加入,还可降低ZrO2陶瓷烧成温度,较CaO、MgO部分稳定ZrO2可降低烧结温度约20-200℃,大大节约了ZrO2陶瓷制品烧成能耗;另外还使得原料和/或制品的烧成温度范围增宽,烧成温度范围辐度达80℃左右,增强了烧成的灵活性,可以满足不同用户需求。再就是含钡化合物和TiO2的价格较ZrO2低,其加入替代还可以进一步降低ZrO2陶瓷成本,使ZrO2陶瓷的性能价格比得到较大提高。
以下结合几个具体实施例和比较例的描述,进一步说明本发明。
具体实施方式
实施例1:在经CaO、MgO部份稳定锆原料中,在制作电子陶瓷承烧板时加入2.5%BaCO3和1.5%TiO2,混合成型后在1500℃--1580℃范围内烧成均可获得强度良好的制品,其烧成温度较比较例1降低150℃左右,烧成温度范围变宽,辐度达80℃左右,经60次循环试用不开裂。
实施例2:在经CaO、MgO部份稳定锆原料中,在制作陶瓷坩埚时加入3%BaCl2和1.0%TiO2,混合成型后在1520℃--1600℃左右烧成即可获得强度良好的制品,烧成温度较比较例1可降低120℃左右,60次循环使用不裂。
实施例3:在经CaO、MgO部份稳定的锆原料中,加入1.5%BaSO4和2.5%TiO2,经1450℃--1530℃烧成的氧化锆承烧板强度很好,烧成温度较比较例1降低200℃左右,60次循环使用不裂。
实施例4:在纯氧化锆原料中,加入3.5%的CaO或1.5%的MgO、2%的BaO、0.5%的TiO2,混合后在1600℃烧成,进行稳定化,得部分稳定型氧化锆陶瓷原料。
比较例1:单独用CaO或MgO稳定ZrO2,锆制品烧成温度1650℃以上,作电子陶瓷承烧板经30次左右循环使用即出现开裂、粉化。
比较例2:用CaO或MgO和BaCO3稳定,锆制品烧成温度1630℃以上,烧结降温效果不明显,热震稳定性能有提高,作电子陶瓷承烧板,经45次左右循环使用才出现开裂,但易于粉化。
比较例3:加CaO或MgO和TiO2稳定,锆制品烧成温度1550℃左右,烧结降温效果明显,但热震稳定性能基本没有提高,作电子陶瓷承烧板经30次左右循环使用即出现开裂。
Claims (3)
1、一种部分稳定氧化锆,包括采用CaO或MgO作稳定剂,其特征在于还外加有0.1-5%wt的含钡化合物和0.1-5%wt的TiO2稳定剂。
2、根据权利要求1所述部分稳定氧化锆,其特征在于所说含钡化合物和TiO2的含量均为0.1-3%。
3、根据权利要求1或2所述部分稳定氧化锆,其特征在于所说含钡化合物为BaCO3。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102241510A (zh) * | 2010-05-13 | 2011-11-16 | 郑州振中电熔锆业有限公司 | 钇稳定二氧化锆的电熔制造方法 |
CN111087240A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-01 | 广东羚光新材料股份有限公司 | 一种陶瓷承烧板及其制备方法和应用 |
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2003
- 2003-09-15 CN CN 03158244 patent/CN1260172C/zh not_active Expired - Fee Related
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