技术领域
[0001] 本
发明涉及陶瓷制品领域，具体涉及一种细晶及高强度的新型氧化锆陶瓷制品及其制备方法。
背景技术
[0002] 氧化锆陶瓷制品应用越来越广泛。
[0003] 一方面，氧化锆陶瓷刀具具有耐磨、高
密度、高硬度、无毛细孔、不会藏污纳垢、非金属
铸造不会生锈、切食物无金属味残留、轻薄锐利、易拿易切、清洗容易等优点，具有许多金属制刀具无法取代的特性，是高速
钢等传统切削工具良好的替代品，解决了钼、镍等资源稀缺的问题。但是目前氧化锆陶瓷刀具还是存在成本较高，烧后的晶粒粗、密度低、韧性不够、脆性大、硬度参差不齐、
散热性差、自润滑性不好等问题，需要解决。
[0004] 另一方面，氧化锆微珠在常温下具有高的强度和高韧性、
耐磨性好、耐高温耐
腐蚀、
刚度高、不导磁、电绝缘。氧化锆陶瓷球在600℃时，强度、硬度几乎不变其密度为6.00g/cm3,
热膨胀率接近金属热
膨胀率，可与金属接合使用。目前与砂磨机、搅拌磨或
球磨机配合使用，是最为理想的
研磨质介。现已广泛应用于要求“零污染”及高
粘度、高硬度物料的超细研磨及分散，例如：
电子陶瓷、
电池材料、
磁性材料等。目前氧化锆陶瓷微珠的主要
烧结的制备工艺有
热压烧结或
真空烧结法，这种工艺方法的成本高并且产品的致密度及强度不高，影响了其产品的推广使用。
发明内容
[0005] 本发明的目的是设计一种细晶及高强度的新型氧化锆陶瓷制品及其制备方法，使其实现本发明制备的细晶及高强度的新型氧化锆陶瓷制品具有良好的强度及致密度，同时具有成本低、工艺简单的特点，适合陶瓷刀具和陶瓷微珠的性能及生产需求。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0007] 一种细晶及高强度的新型氧化锆陶瓷制品，原料由主要原料、分散剂和粘结剂组成，所述主要原料由以下重量百分比制成：纳米氧化锆(100-x-y-z)％、氧化钇x％、氧化镧y％和
碳酸
钙z％，其中3＜x≤5，0.3＜y≤1.0，0.6＜Z≤1.3。
[0008] 进一步的，x＝4.5，y＝0.5,Z＝1.0。当x的取代值为4.5，y的取代值为0.5时，z的取代值为1.0时，所述细晶及高强度的新型氧化锆陶瓷制品的性能最高。具体为平均晶粒尺寸为0.4-0.7μm，密度≥6.03g/cm3，硬度Hardness(HV)≥12.0MPa，具有致密的微观结构及高的强度。
[0009] 为了克服
现有技术存在的上述技术问题，本发明还提供了一种细晶及高强度的新型氧化锆陶瓷制品的制备方法，包括以下步骤：
[0010] S1:按重量百分比称取所述主要原料：纳米氧化锆、氧化钇、氧化镧和碳酸钙；放入球磨机球磨混合2～8h后，烘干，获得混合料；
[0011] S2:将步骤S1中得到的混合料放入
煅烧炉中，在1100℃～1300℃下煅烧处理1～3h，获得煅烧料；
[0012] S3:将步骤S2中得到的煅烧料
粉碎后，过250目筛，获得煅烧粉末；
[0013] S4:将步骤S3中得到的煅烧粉末，放入球磨机中，加入3wt％所述分散剂和0.8wt％所述粘结剂混合，得到浆料；
[0014] S5:将步骤S4中得到的浆料进行流延成型，干燥、切割、叠层后得到所需形状的生瓷片；
[0015] S6:将步骤S5中得到的生瓷片放入空气烧结炉中，在1400～1650℃下进行烧结处理1～3h，获得陶瓷制品半成品；
[0016] S7:将步骤S6中得到的陶瓷制品半成品进行打磨、
抛光，即得到陶瓷制品。
[0017] 进一步的，在步骤S3中，所述分散剂为
水基聚
丙烯酸酯分散剂，所述结合剂为甲基
纤维素粘结剂。
[0018] 水基聚丙烯酸酯分散剂是一种高分子分散剂，在固体颗粒的表面形成
吸附层，使固体颗粒表面的电荷增加，提高形成立体阻碍的颗粒间的反作用
力，使得各种固体更好地分散。
[0019] 甲基
纤维素粘结剂，甲基纤维素(MC)在无水
乙醇、乙醚、丙
酮中几乎不溶，在80-90℃的热水中迅速分散、溶胀，降温后迅速溶解，水溶液在常温下相当稳定，高温时能凝胶，并且此凝胶能随
温度的高低与溶液互相转变。具有优良的
润湿性、分散性、粘接性、增稠性、乳化性和保水性。
[0020] 为了克服现有技术存在的上述技术问题，本发明还提供了一种细晶及高强度的新型氧化锆陶瓷制品的应用，所述细晶及高强度的新型氧化锆陶瓷制品应用于陶瓷刀具、陶瓷微珠中。
[0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0022] (1)本发明所述的细晶及高强度的新型氧化锆陶瓷制品，具有良好的强度及致密度。
[0023] (2)本发明所述的细晶及高强度的新型氧化锆陶瓷制品的制备方法，制备工艺简单，成本低，生产效率高，容易实现自动化大批量生产，适于工业大批量生产等优点。其中本发明采用流延法流延成型，具有冷却快，工艺稳定，可连续生产便于自动化，生产效率高的特点。本发明采用空气烧结法，并不是成本高的热压烧结或真空烧结法，更适合大批量生产。
[0024] (3)本发明所述的细晶及高强度的新型氧化锆陶瓷制品的应用，可望用于陶瓷刀具及陶瓷微珠。一方面，使氧化锆陶瓷刀具有良好的抗弯强度及
断裂韧性，能够满足市场对陶瓷刀具日益提高的性能需求，利于进一步拓展陶瓷刀具的应用范围；另一方面，使氧化锆陶瓷微珠具有成本低、工艺简单、并且采用本发明的氧化锆微珠具有高致密度及强度，磨耗低。
附图说明
[0025] 为了更清楚地说明本发明
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026] 图1为实施例3-2的样品的SEM表面电镜图；
[0027] 图2为实施例3-2的样品截面的SEM电镜图；
具体实施方式
[0028] 下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029] 本发明公开了一种细晶及高强度的新型氧化锆陶瓷制品的制备方法，包括以下步骤：
[0030] 实施例1-N：
[0031] S1:按重量百分比称取主要原料:纳米氧化锆(100-x-y-z)％、氧化钇x％、氧化镧y％和碳酸钙z％；放入球磨机球磨混合2h后，烘干，获得混合料；
[0032] S2:将步骤S1中得到的混合料放入煅烧炉中，在1100℃下煅烧处理1h，获得煅烧料；
[0033] S3:将步骤S2中得到的煅烧料粉碎后，过250目筛，获得煅烧粉末；
[0034] S4:将步骤S3中得到的煅烧粉末，放入球磨机中，加入3wt％分散剂和0.8wt％粘结剂混合，得到浆料；
[0035] S5:将步骤S4中得到的浆料进行流延成型，干燥、切割、叠层后得到所需形状的生瓷片；
[0036] S6:将步骤S5中得到的生瓷片放入空气烧结炉中，在1400℃下进行烧结处理1h，获得陶瓷制品半成品；
[0037] S7:将步骤S6中得到的陶瓷制品半成品进行打磨、抛光，即得到陶瓷制品。
[0038] 实施例2-N：
[0039] S1:按重量百分比称取主要原料:纳米氧化锆(100-x-y-z)％、氧化钇x％、氧化镧y％和碳酸钙z％；放入球磨机球磨混合8h后，烘干，获得混合料；
[0040] S2:将步骤S1中得到的混合料放入煅烧炉中，在1300℃下煅烧处理3h，获得煅烧料；
[0041] S3:将步骤S2中得到的煅烧料粉碎后，过250目筛，获得煅烧粉末；
[0042] S4:将步骤S3中得到的煅烧粉末，放入球磨机中，加入3wt％分散剂和0.8wt％粘结剂混合，得到浆料；
[0043] S5:将步骤S4中得到的浆料进行流延成型，干燥、切割、叠层后得到所需形状的生瓷片；
[0044] S6:将步骤S5中得到的生瓷片放入空气烧结炉中，在1650℃下进行烧结处理3h，获得陶瓷制品半成品；
[0045] S7:将步骤S6中得到的陶瓷制品半成品进行打磨、抛光，即得到陶瓷制品。
[0046] 实施例3-N：
[0047] S1:按重量百分比称取主要原料:纳米氧化锆(100-x-y-z)％、氧化钇x％、氧化镧y％和碳酸钙z％；放入球磨机球磨混合5h后，烘干，获得混合料；
[0048] S2:将步骤S1中得到的混合料放入煅烧炉中，在1200℃下煅烧处理2h，获得煅烧料；
[0049] S3:将步骤S2中得到的煅烧料粉碎后，过250目筛，获得煅烧粉末；
[0050] S4:将步骤S3中得到的煅烧粉末，放入球磨机中，加入3wt％分散剂和0.8wt％粘结剂混合，得到浆料；
[0051] S5:将步骤S4中得到的浆料进行流延成型，干燥、切割、叠层后得到所需形状的生瓷片；
[0052] S6:将步骤S5中得到的生瓷片放入空气烧结炉中，在1500℃下进行烧结处理2h，获得陶瓷制品半成品；
[0053] S7:将步骤S6中得到的陶瓷制品半成品进行打磨、抛光，即得到陶瓷制品。
[0054] 其中，本发明所用的材料及设备均为市售产品。
[0055] 上述实施例中x、y、z具体数值以及性能测试数据如表1所示。
[0056] 表1
[0057]
[0058]
[0059] 由表1可知，主要原料为纳米氧化锆(100-x-y-z)％和氧化钇x％、氧化镧y％、碳酸钙z％，当x的取代值为4.5，y的取代值为0.5时，z的取代值为1.0时，所述细晶及高强度的新型氧化锆陶瓷制品的性能最高。具体为平均晶粒尺寸为0.4-0.7μm，硬度Hardness(HV)≥12.0MPa，具有致密的微观结构及高的强度。即实施例3-2为最优选。
[0060] 附图1为实施例3-2的样品的SEM表面电镜图；附图2为实施例3-2的样品截面的SEM电镜图，显示了较致密的微观结构，平均晶粒尺寸约为0.5μm，相比常规工艺制备的氧化锆陶瓷制品其晶粒尺寸明显更小，表明了此方法的有效性。
[0061] 以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同
变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本
申请权利要求所限定的范围内。
