[发明专利]纳米ZrO2陶瓷插针毛坯及其制备方法

说明书

(一)技术领域：本发明属于光通讯材料技术领域，具体是ZrO₂陶瓷插针 毛坯及其制备方法。

(二)背景技术：光通信用二氧化锆陶瓷插针由陶瓷插针毛坯精加工 后制成。氧化锆陶瓷插针毛坯一般是由二氧化锆粉体和添加剂经混 合、挤出、造粒制成喂料，再经注射成型、脱脂、烧结等工序制成； 虽然目前国内可以工业化批量生产各类型的陶瓷插针，但原材料尤其 是二氧化锆成型喂料必须依赖进口，特别是添加剂的配方这一核心技 术仍然为国外厂商所垄断，导致产品成本居高不下。同时，由于二氧 化锆陶瓷插针在光通路连接中起着精密对接作用，其插针的同心度、 外径等尺寸精密要求高，其中插针的同心度要求在0.001mm以内，外径 公差在正负0.0005mm以内，为了保证插针的尺寸精度，必须保证插针 加工前毛坯的尺寸精度，目前比较先进的毛坯成型技术就是采用注射 成型，这种方法成型出来的毛坯同心度可以控制在0.03mm以内，外径 尺寸可以控制在0.05mm公差范围内。但目前的氧化锆陶瓷插针毛坯注 射成型存在烧结后有开裂以及弯曲变形情况，为后续的精密加工以及 使用带来很大质量隐患。

(三)发明内容：本发明的目的就是提供一种ZrO₂陶瓷插针毛坯及其制 备方法，以打破外国对此行业的垄断。本发明制成的ZrO₂陶瓷插针毛 坯，其坯体致密，强度大，成型过程不散料，插针坯体烧结后无开裂以 及弯曲变形，污染物少，完全满足通信行业标准要求。

本发明的ZrO₂陶瓷插针毛坯，是由下述重量份的原料制备成喂料， 再经注射成型、脱脂、烧结而成：

氧化锆  75～85        固体石蜡  2～15

硬脂酸    0.5～3        聚丙烯      0.5～5

聚苯乙烯  1～5          丙烯酸树脂  1～10

邻苯二甲酸二辛脂0.8～3

本发明还可由下述重量份的原料制备成喂料，再经注射成型、脱 脂、烧结而成：

氧化锆    78～82        固体石蜡    5～10

硬脂酸    1～2          聚丙烯      1～3

聚苯乙烯  2～4          丙烯酸树脂  3～8

邻苯二甲酸二辛脂1～2

所述氧化锆为二氧化锆粉体，粉体粒径为0.25～0.5μm，粉体中需 掺杂3％～7％氧化钇以及0.1％～0.5％的氧化铝。

本ZrO₂陶瓷插针毛坯的制备方法，包括下述步骤：

第一步制备喂料

a、将氧化锆粉体在150-180℃下干燥6～8小时；

b、将干燥后的粉体置入混炼机中，同时加入聚苯乙烯升温到180℃ ～200℃，搅拌；

c、将固体石蜡加入到混炼机中搅匀；

d、待石蜡融化后，分别加入聚丙烯和丙烯酸树脂，搅匀；

e、加入硬脂酸和邻苯二甲酸二辛脂，搅匀；

f、将上述混合料置于造粒机中，升温至120～130℃，造粒，粒子长 度为3～5mm，50～70℃干燥，即得喂料，备用；

第二步注射成型

a、将上述制好的喂料经加热塑化后，由注射螺杆注入到相应的模 具中，经保压冷却，即制成成型的陶瓷插针毛坯坯体；

塑化温度：

注射头及注射筒前部150～210℃，注射筒中部130～180℃，注射筒 后部100～150℃

保压压力：30-60Mpa

成型模具冷却温度：18～25℃

第三步脱脂

将上述成型的陶瓷插针毛坯坯体，在脱脂炉内进行脱脂排焦处理， 脱脂温度和时间呈如图1所示的曲线；

第四步烧结

将脱脂后陶瓷插针毛坯坯体经高温煅烧成致密的瓷体，瓷体密度为 5.9～6.1g/cm³，晶粒直径为0.20-0.28μm，气孔率为1.0-1.5％，烧结温 度和时间呈如图2所示的曲线。