[发明专利]增强氧化锆陶瓷及制备方法与应用

说明书

本发明涉及陶瓷材料，公开了一种增强氧化锆陶瓷及制备方法与应用。所述陶瓷以元素计包含：Zr、Y、Ba、Al；所述陶瓷的物相包含：四方相氧化锆、BaAl₁₂O₁₉和/或BaAl₂O₄；所述四方相氧化锆为氧化钇与氧化锆形成的固溶体。该陶瓷材料的介电常数为16‑36、密度不大于6g/cm³、硬度不大于1450Hv、透光率低于20％、落锤高度大于20cm、减薄速度大于25丝/h，具有高抗冲击性能，并同时兼具低密度、低介电常数、低透光率和良好的加工性能。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料，具体涉及增强氧化锆陶瓷及制备方法与应用。

背景技术

氧化锆陶瓷凭借高强度高硬度、优异的耐磨耐蚀性等优势，已广泛应用于手机等3C电子领域、光通讯领域、生物医用领域、智能穿戴领域、日用领域等。尽管氧化锆陶瓷相较于其他常规陶瓷具有更好的韧性，但在加工成较大面积的外观件时，表现出抗冲击性弱的缺点，较大限制了氧化锆在该类应用场景中的使用效果。随着5G技术发展，愈发要求设备中陶瓷材料降低介电常数和密度，以满足携带和信号传输的要求。此外，氧化锆陶瓷在制备成厚度很薄的电子产品后盖时，会出现半透性放大的问题，因此需要降低材料的透光率。

目前主要采用在氧化锆基体中加入氧化铝的方法以实现降低介电常数、密度及透光性，但同时会带来氧化锆陶瓷加工难度大幅提升的问题，无法兼顾机械性能、介电性能、密度、透光性等多项指标的均衡。因此，提供一种有高抗冲击性能，并同时兼具低密度、低介电常数、低透光率和良好的加工性能的新型氧化锆陶瓷，对于拓宽氧化锆的应用及增进效果具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的氧化锆陶瓷存在抗冲击性弱的缺点，以及低密度、低介电常数、抗冲击性、加工性等性能难以兼顾的问题，提供了增强氧化锆陶瓷及制备方法与应用。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种增强氧化锆陶瓷，所述陶瓷以元素计包含：Zr、Y、Ba、Al；所述陶瓷的物相包含：四方相氧化锆、BaAl₁₂O₁₉和/或BaAl₂O₄；所述四方相氧化锆为氧化钇与氧化锆形成的固溶体。

优选地，基于所述陶瓷的总重，所述陶瓷以元素计包含：20.65-72.1wt％的Zr、0.61-5.45wt％的Y、0.018-37.69wt％的Ba、0.02-29.62wt％的Al。

优选地，基于所述陶瓷的总重，所述陶瓷的物相包含：30wt％以上的四方相氧化锆、70wt％以下的BaAl₁₂O₁₉和/或BaAl₂O₄。

优选地，BaAl₁₂O₁₉以晶须的形态存在于所述陶瓷中；BaAl₂O₄具有尖晶石结构。

优选地，所述BaAl₁₂O₁₉晶须的长径比≥4。

优选地，所述陶瓷的介电常数为16-36，密度不大于6g/cm³，硬度不大于1450Hv，透光率低于20％，落锤高度大于20cm、减薄速度大于25丝/h。

本发明第二方面提供一种增强氧化锆陶瓷的制备方法，包括：

(1)将含有氧化钡、氧化铝和氧化钇稳定氧化锆的粉体与水、分散剂、粘结剂进行湿磨，得到浆料；

(2)将所述浆料进行干燥处理，得到复合粉料；

(3)将所述复合粉料依次进行成型、烧结，得到陶瓷；

其中，所述粉体中氧化钡与氧化铝的摩尔比为γ，且1/6≤γ≤1。