[发明专利]一种陶瓷及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化锆陶瓷，属于结构陶瓷技术领域。

背景技术

氧化锆具有单斜晶系、四方晶系和立方晶系三种晶型。通常为单斜晶系，密度为5.65g/cm³；在1170℃转化为四方晶系，密度为6.10g/cm³；在2715℃转化为立方晶系，密度为6.27g/cm³。在烧结氧化锆陶瓷时，晶型之间的转化伴随着体积的膨胀与收缩，这种膨胀与收缩不发生在同一温度，因此采用纯氧化锆烧结时会造成制品开裂，很难生产纯氧化锆成分的陶瓷，在实际生产中采用添加某些氧化物作为晶型稳定剂，如添加Y₂O₃、CaO、MgO等，使氧化锆的晶型稳定为四方晶型，降低制品在晶型转变时的收缩或膨胀。

目前，常见的氧化锆陶瓷制品材质为氧化钇稳定的氧化锆结构陶瓷，该材质制品的性能在200℃以上的环境中工作会严重降低：在高于200℃的环境中使用，易出现裂纹，表面脱落等缺陷，从而降低使用寿命。氧化钇稳定的氧化锆制品密度理论上限为6.10g/cm³，实际生产的钇锆陶瓷制品密度范围为5.9～6.07g/cm³，该材质的研磨介质在处理粘稠或密度大物料的应用中，容易浮于物料上方，降低工作效率。虽然立方相氧化锆理论上具有6.27g/cm³的密度，但在制备过程中，随着温度降低，其晶型转变为体积更大的四方相，密度降低，因此6.27g/cm³的氧化锆难于实际应用。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种抗热震性好，在250℃以下力学性能基本保持不变且密度范围在5.5～6.4g/cm³的氧化锆结构陶瓷。

本发明采用的技术方案为：同时添加稀土氧化物氧化钇和氧化铈到氧化锆中，经过成型、烧结、加工制备氧化锆结构陶瓷，调节陶瓷产品的密度和抗热震性能。

本发明的陶瓷，以氧化物计包含CeO₂ 7～30wt％、Y₂O₃ 0.1～12wt％、ZrO₂ 58～92wt％。

本发明陶瓷的优选方案之一为组成中还包含Al₂O₃ 0.5～15wt％和/或TiO₂ 0.1～0.5wt％。

本发明陶瓷的再一优选方案为组成中还包含Gd₂O₃ 0.5～3wt％、La₂O₃ 0.1～3wt％、Pr₆O₁₁ 0.5～8wt％、Nd₂O₃ 0.05～0.1wt％、Tb₄O₇ 0.04～0.1wt％中至少一种。

本发明陶瓷的制备方法，包括以下步骤：