[发明专利]高密度镁稳定氧化锆陶瓷

说明书

技术领域

本项发明涉及氧化锆陶瓷领域。

技术背景

镁部分稳定氧化锆陶瓷具有非常良好的抗热震性，因此用其制造成氧浓差电池，广泛地应用于冶金行业，金属熔液的氧活度测定，实现冶炼过程中的在线检测。要制造出性能优良的定氧电池，要求镁稳定氧化锆陶瓷具有较高体密度；很高的机械抗弯强度；非常良好的抗热震性及较高的高温离子电导率。目前为获得此优良性能的镁部分稳定氧化锆陶瓷材料，通常用化学沉淀法生产粉料，必须在高于1700℃的温度下烧成，或采用等静压成型，工艺复杂，生产成本高。

发明内容

本发明就是针对目前镁部分稳定氧化锆陶瓷材料通常用化学沉淀法生产粉料，必须在高于1700℃的温度下烧成，或采用等静压成型，工艺复杂，生产成本高之不足，而提供一种高密度镁稳定氧化锆陶瓷及制备工艺。

高密度镁稳定氧化锆陶瓷，其原料配比为：

ZrO₂ 80～99mol％    MgO 0.1～10mol％

Y₂O₃ 0.1～0.5mol％  CaO 0.1～0.5mol％

烧结促进剂 0.1～5wt％

烧结促进剂由Al₂O₃，SiO₂，TiO₂，Fe₂O₃组成，其配比为：

Al₂O₃ 10～40mol％    SiO₂  30～60mol％

TiO₂  20～50mol％    Fe₂O₃ 0.5～20mol％。

制备工艺为：

B、粉料制备：将按以上配比配好的原料进行球磨，采用行星磨湿式研磨5-7小时，烘干，然后装钵，经1000～1300℃煅烧，过100～200目筛，制成粉料；

B、陶瓷的制备：

a、制混料：按重量比将粉料70～88、石蜡1～10、聚乙烯或聚丙烯10～30、油酸1～10混合均匀，制成混料；

b、制粒：将混料通过造粒机制成颗粒，∮3～5mm；

c、制坯：将颗粒用注塑机注塑成型，制成坯体；

d、排胶：将坯体置入箱式炉中，在温度100-500℃排胶48～72小时，

e、高温烧结：将排胶后的坯体摆放于刚玉坩埚中，经1600～1690℃烧结，得到高密度的氧化锆制品。

本发明的优点是：本发明采用复合稳定剂MgO，Y₂O₃，CaO及加入一定量的烧结促进剂：Al₂o₃，SiO₂，TiO₂，Fe₂O₃等，用固相反应法制粉。使陶瓷材料烧成温度大大降低，在1600～1690℃下就能获得高密度陶瓷材料，其相对密度达97％左右。材料的抗弯强度高，抗热震性好，离子电导率高。用此材料可制造出高性能的定氧电池。

具体实施方式

原料按mol配比：

ZrO₂ 90mol％    MgO 5mol％    Y₂O₃ 0.3mol％    CaO 0.3mol％  烧结促进剂  0.3wt％；

烧结促进剂按mol配比为：

Al₂O₃ 25mol％    SiO₂  40mol％

TiO₂  40mol％    Fe₂O₃ 10mol％。

A、粉料制备：将按以上配比配好的原料进行球磨，采用行星磨湿式研磨5-7小时，烘干，然后装钵，经1000～1300℃煅烧，过100～200目筛，制成粉料；

B、陶瓷的制备：

a、制混料：将粉料80kg、石蜡5kg、聚乙烯或聚丙烯20kg、油酸5kg混合均匀，制成混料；

b、制粒：将混料通过造粒机制成颗粒，∮3～5mm；

c、制坯：将颗粒用注塑机注射成型，制造出氧电池用锆管坯体；

d、排胶：将坯体置入箱式炉中，在温度100-500℃排胶48～72小时，