RU2572101C1 - Керамический материал с низкой температурой спекания на основе диоксида циркония тетрагональной модификации - Google Patents
Керамический материал с низкой температурой спекания на основе диоксида циркония тетрагональной модификации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2572101C1 RU2572101C1 RU2014153390/03A RU2014153390A RU2572101C1 RU 2572101 C1 RU2572101 C1 RU 2572101C1 RU 2014153390/03 A RU2014153390/03 A RU 2014153390/03A RU 2014153390 A RU2014153390 A RU 2014153390A RU 2572101 C1 RU2572101 C1 RU 2572101C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ceramic material
- zirconium dioxide
- sintering temperature
- temperature based
- tetragonal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области получения высокоплотной керамики на основе тетрагонального диоксида циркония. Разработанные материалы могут быть использованы для получения износостойких изделий, режущего инструмента, керамических подшипников, медицинских нерезорбируемых имплантатов. Керамический материал на основе диоксида циркония, стабилизированного 3 мол.% оксида иттрия, содержит добавку силиката натрия в количестве 2-5 мас.%. Технический результат изобретения - увеличение прочности материала, спекающегося до плотного состояния при низкой температуре 1130-1150°C. Полученный материал характеризуется нанокристаллической структурой, пористостью менее 0,01% и высокими механическими характеристиками: прочностью при изгибе не менее 350 МПа. 1 пр., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области получения высокоплотной керамики на основе диоксида циркония. Плотные прочные керамические материалы на основе диоксида циркония тетрагональной модификации обладают высокой стойкостью к воздействию химических и биологической сред, высокими механическими свойствами, что позволяет их использовать в качестве износостойких изделий, различного режущего инструмента, в том числе, медицинских скальпелей, керамических подшипников, а также имплантатов для замещения костных дефектов.
Известен порошковый материал на основе тетрагонального диоксида циркония, стабилизированный 3 мол.% оксида иттрия [A. Ghosh; S. Sabharwal; A.K. Suri; B.T. Rao; Rama T.R. Mohan Synthesis and characterisation of nanocrystalline sinteractive 3Y-TZP powder Advances in Applied Ceramics V. 107, №3 (2008), pp. 170-175], который спекается на низкую температуру 1145 C с относительной плотностью около 95%. Низкая температура достигается благодаря использованию нанодисперсного порошка с высокой площадью удельной поверхности 90-95 м2/г. Недостатком данного материала является низкая плотность материала.
Наиболее близким по техническому решению и достигаемому эффекту является керамический материал тетрагональной модификации [M. Trunec and K. Maca Compaction and Pressureless Sintering of Zirconia Nanoparticles // J.Am. Ceram. Soc, 90 [9] 2735-2740 (2007)] с температурой спекания около 1100°C и относительной плотностью 99,1%. Низкая температура спекания и достижение относительной плотности 99,1% является следствием использования нанодисперсных порошков с высокой с площадью удельной поверхности 123 м2/г. Недостатком данного материала является использование дорогостоящего оборудования для изостатического уплотнения при прессовании образцов и относительно низкая плотность материала.
Технический результат изобретения заключается в создании материала на основе тетрагональной модификации диоксида циркония, спекающегося до плотного состояния (открытая пористость не более 0,01%) при низкой температуре 1130-1150°C и характеризующегося высокими механическими характеристиками: прочностью при изгибе не менее 350 МПа.
Технический результат достигается тем, что керамический материал с низкой температурой спекания на основе тетрагонального диоксида циркония содержит добавку, способствующую спеканию при следующих соотношениях компонентов в материале, масс. %:
тетрагональный диоксид циркония (содержание оксида иттрия 3 мол. %) - 95-98 масс. %, и добавка силиката натрия в количестве 2-5 масс. %, полученный материал характеризуется прочностью при изгибе не менее 350 МПа, равномерной однородной структурой с размером кристаллов около 100 нм и открытой пористостью не более 0,01%.
Керамический материал указанного состава неизвестен. При спекании добавка (силикат натрия, температура плавления около 1070-1120°C) образует низкотемпературный расплав, что способствует спеканию композиционного материала по жидкофазному механизму. В результате спекание до плотного состояния (открытая пористость не более 0,01%) становится возможным при низких температурах 1130-1150°C, что позволяет получить высокие механические свойства (прочность при изгибе не менее 350 МПа). При температурах спекания более 1150°C происходит рост кристаллов, что приводит к снижению прочности. При температурах ниже 1130°C падение прочности происходит вследствие увеличения пористости. При использовании добавки менее 2 масс.% материал имеет высокую открытую пористость, что приводит к снижению прочности материала. При использовании добавки более 5 масс. % в материале при спекании образуется большое количество жидкой фазы, которая после охлаждения застывает в виде аморфной непрочной стеклофазы, что приводит к снижению механических свойств керамики.
Пример. Керамику получали из нанодисперсных порошков с удельной поверхностью более 150 м2/г. Высокодисперсные порошки синтезировали методом осаждения водного раствора оксихлорида циркония в водный раствор аммиака с добавлением органического растворимого полимера. Стабилизирующую добавку вводили в виде растворимой соли хлорида иттрия из расчета получения 3 мол. % оксида иттрия по отношению к синтезируемому диоксиду циркония. Прокаливали порошки при температуре 600°C до полного удаления побочных продуктов синтеза. Затем в порошки вводили силикат натрия в количестве 5 масс. %. После прессования порошков, полученные образцы спекали при температуре 1130°C. В результате получали керамический материал, состоящий из 100% тетрагональной фазы. Материал характеризовался однородной мелкокристаллической структурой с размером кристаллов 80-120 нм, открытой пористостью не более 0,01%, прочностью при изгибе 370 МПа.
Были изготовлены образцы керамики, имеющие составы в пределах заявленных, и определены их свойства в сравнении с прототипом.
Полученные результаты сведены в таблицу.
Claims (1)
- Керамический материал с низкой температурой спекания на основе диоксида циркония тетрагональной модификации, отличающийся тем, что содержит добавку силиката натрия при следующих соотношениях компонентов в материале, мас.%: тетрагональный диоксид циркония с содержанием оксида иттрия 3 мол.% - 95-98 и добавка силиката натрия в количестве 2-5, полученный материал характеризуется прочностью при изгибе не менее 350 МПа, равномерной однородной структурой со средним размером кристаллов 80-100 нм и отрытой пористостью не более 0,01%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014153390/03A RU2572101C1 (ru) | 2014-12-29 | 2014-12-29 | Керамический материал с низкой температурой спекания на основе диоксида циркония тетрагональной модификации |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014153390/03A RU2572101C1 (ru) | 2014-12-29 | 2014-12-29 | Керамический материал с низкой температурой спекания на основе диоксида циркония тетрагональной модификации |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2572101C1 true RU2572101C1 (ru) | 2015-12-27 |
Family
ID=55023477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014153390/03A RU2572101C1 (ru) | 2014-12-29 | 2014-12-29 | Керамический материал с низкой температурой спекания на основе диоксида циркония тетрагональной модификации |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2572101C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2665734C1 (ru) * | 2017-11-13 | 2018-09-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Керамический материал с низкой температурой спекания на основе диоксида циркония тетрагональной модификации |
RU2675391C1 (ru) * | 2017-11-03 | 2018-12-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Керамический материал с низкой температурой спекания на основе диоксида циркония тетрагональной модификации |
RU2795866C1 (ru) * | 2022-03-03 | 2023-05-12 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Оксидная Керамика" | Керамический материал с низкой температурой спекания на основе диоксида циркония тетрагональной модификации для аддитивного производства |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2134670C1 (ru) * | 1997-11-06 | 1999-08-20 | Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ изготовления плотной керамики для твердого электролита |
US5958311A (en) * | 1998-02-09 | 1999-09-28 | Eastman Kodak Company | Method of manufacturing a ceramic article |
EP2244829B1 (en) * | 2007-12-27 | 2012-11-28 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics Inc. | Phase stable metal oxide article and process for making the same |
RU2494077C1 (ru) * | 2012-02-22 | 2013-09-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт-Тантал" (ОАО "НИИ-Тантал") | Способ изготовления керамических изделий на основе диоксида циркония |
RU2536593C1 (ru) * | 2013-09-10 | 2014-12-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) | Способ получения керамики на основе диоксида циркония для реставрационной стоматологии |
-
2014
- 2014-12-29 RU RU2014153390/03A patent/RU2572101C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2134670C1 (ru) * | 1997-11-06 | 1999-08-20 | Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ изготовления плотной керамики для твердого электролита |
US5958311A (en) * | 1998-02-09 | 1999-09-28 | Eastman Kodak Company | Method of manufacturing a ceramic article |
EP2244829B1 (en) * | 2007-12-27 | 2012-11-28 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics Inc. | Phase stable metal oxide article and process for making the same |
RU2494077C1 (ru) * | 2012-02-22 | 2013-09-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт-Тантал" (ОАО "НИИ-Тантал") | Способ изготовления керамических изделий на основе диоксида циркония |
RU2536593C1 (ru) * | 2013-09-10 | 2014-12-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) | Способ получения керамики на основе диоксида циркония для реставрационной стоматологии |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
TRUNEC M. et al "Compaction and Pressureless Sintering of Zirconia Nanoparticles", Journal of American Ceramic Society, 2007, vol.90, N9, p.2735-2740. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2675391C1 (ru) * | 2017-11-03 | 2018-12-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Керамический материал с низкой температурой спекания на основе диоксида циркония тетрагональной модификации |
RU2665734C1 (ru) * | 2017-11-13 | 2018-09-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Керамический материал с низкой температурой спекания на основе диоксида циркония тетрагональной модификации |
RU2795866C1 (ru) * | 2022-03-03 | 2023-05-12 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Оксидная Керамика" | Керамический материал с низкой температурой спекания на основе диоксида циркония тетрагональной модификации для аддитивного производства |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102595006B1 (ko) | 투광성 지르코니아 소결체 및 지르코니아 분말, 그리고 그의 용도 | |
KR101702603B1 (ko) | 산화 알루미늄 및 산화 지르코늄 소결 재료 | |
JP6637956B2 (ja) | 焼結されたセラミック材料、焼結されたセラミック材料を得るための粉末組成物、その製造方法及びセラミック部品 | |
Gören et al. | Colloidal stability–slip casting behavior relationship in slurry of mullite synthesized by the USP method | |
Jiao et al. | Preparation and characterization of BaTiO3/HA nanocomposite materials by hydrothermal synthesis | |
JP4670227B2 (ja) | ジルコニアセラミックス及びその製造方法 | |
Malka et al. | The influence of Al2O3 content on ZrO2-Al2O3 nanocomposite formation–the comparison between sol-gel and microwave hydrothermal methods | |
Wang et al. | Mechanical and thermal expansion studies on Ca0. 5Sr0. 5Zr4-xTixP6O24 ceramics | |
RU2572101C1 (ru) | Керамический материал с низкой температурой спекания на основе диоксида циркония тетрагональной модификации | |
Yang et al. | Relaxor behavior of (K0. 5Bi0. 5) TiO3 ceramics derived from molten salt synthesized single-crystalline nanowires | |
RU2536593C1 (ru) | Способ получения керамики на основе диоксида циркония для реставрационной стоматологии | |
Ramajo et al. | Electrical and microstructural properties of CaTiO 3-doped K 1/2 Na 1/2 NbO 3-lead free ceramics | |
RU2665734C1 (ru) | Керамический материал с низкой температурой спекания на основе диоксида циркония тетрагональной модификации | |
Li et al. | Investigation of calcium zirconate ceramic synthesized by slip casting and calcination | |
Rodaev et al. | Spherical engineering Ca-TZP ceramics made from baddeleyite: fabrication, structure and mechanical properties | |
Albano et al. | Processing of concentrated aqueous fluorapatite suspensions by slip casting | |
López et al. | Porous acicular mullite ceramics produced from well and poorly crystallized kaolinite | |
Purwasasmita et al. | Synthesis and characterization of zirconia crystal using base hot water treatment (BHWT) method | |
RU2675391C1 (ru) | Керамический материал с низкой температурой спекания на основе диоксида циркония тетрагональной модификации | |
RU2570694C1 (ru) | Керамический материал с низкой температурой спекания на основе кубического диоксида циркония | |
Jiang et al. | K0. 5Na0. 5NbO3 piezoelectric ceramics and its composites fabricated from hydrothermal powders | |
RU2585954C1 (ru) | Композиционный материал на основе фторгидроксиапатита и частично стабилизированного диоксида циркония для замещения костных дефектов | |
Smirnov et al. | Sintering and microstructure of materials based on the fluorohydroxyapatite–ZrO 2–Al 2 O 3 system | |
Das et al. | Sintered properties and sintering behavior of MgO-ZrO2 composite hydrogel prepared by coprecipitation technique | |
JP6340879B2 (ja) | ジルコニア焼結体及びその製造方法 |