氧化鋯陶瓷復(fù)合材料及其制造方法、金屬網(wǎng)燒結(jié)氧化鋯陶瓷復(fù)合材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于一種金屬?gòu)?fù)合材料及其制作方法和應(yīng)用,具體地說(shuō),尤其涉及一種氧 化鋯陶瓷復(fù)合材料及其制造方法、金屬網(wǎng)燒結(jié)氧化鋯陶瓷材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬鎳合金的特點(diǎn)是恪點(diǎn)高(1450°C )、耐蝕、機(jī)械性能好。熱膨脹系數(shù)(10? 16) Χ1(Γ6/Κ。目前市場(chǎng)上有這類的合金網(wǎng)產(chǎn)品。在燒結(jié)電子元器件時(shí)使用網(wǎng)狀窯具燒結(jié)產(chǎn) 品,相當(dāng)于產(chǎn)品懸浮于燒結(jié)氣氛中,這樣燒結(jié)的產(chǎn)品的電性能、一致性更好。然而在高溫下 金屬直接與電子元器件接觸會(huì)發(fā)生反應(yīng)和污染,因此需要在它們之間用氧化鋯隔離一下。
[0003] 氧化鋯陶瓷是一種重要的結(jié)構(gòu)和功能性材料,它具有高的熔點(diǎn)和良好的化學(xué)穩(wěn)定 性,熱膨脹系數(shù)9. 6 X 1(Γ7κ。但是,試驗(yàn)證明,在不同溫度下,氧化鋯以單斜相、四方相以及 立方相三種晶型存在。純的ZrO2在燒結(jié)冷卻過(guò)程中,發(fā)生四方相到單斜相的相變,會(huì)伴有 3%?5%的體積變化;單斜相與立方相之間的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程是可逆的。在相變過(guò)程中,伴 有7%的體積變化。導(dǎo)致氧化鋯陶瓷制品在燒成過(guò)程中開裂。為了避免不同溫度下的相變, 在原料氧化鋯中,添加具有與鋯離子半徑相近似的氧化物,如氧化鈣、氧化鎂、氧化釔、氧化 鋁以及氧化鈰等穩(wěn)定劑,使其與氧化鋯形成穩(wěn)定的固熔體。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中的氧化鋯電子陶瓷材料還存在如下不足,難以滿足新型片式電子元器 件諸多技術(shù)指標(biāo)的要求和節(jié)能降耗的要求。1、單純用氧化鋯陶瓷材料做片式元器件的承燒 板,無(wú)法做成網(wǎng)狀,燒結(jié)時(shí)容易變形開裂,使用壽命低。并且氧化鋯密度大,重量重,不能疊 層放置,燒結(jié)時(shí)消耗的熱量多,浪費(fèi)能源;2、金屬合金網(wǎng)機(jī)械性能好,但在高溫下金屬網(wǎng)直 接與電子元器件接觸會(huì)發(fā)生反應(yīng)和污染;3、現(xiàn)有穩(wěn)定氧化鋯的陶瓷材料在20?1300°C的 熱膨脹系數(shù)9. 6 X 10_6/K,與金屬合金的熱膨脹系數(shù)相似,但在溫度300?700°C內(nèi)體積變化 很劇烈,與金屬網(wǎng)容易脫落;4、怎樣在金屬絲表面均勻牢固地?zé)Y(jié)一層氧化鋯陶瓷材料,還 沒(méi)有現(xiàn)成的工藝方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處,而提供一種氧化鋯晶相穩(wěn)定 性好,熱膨脹系數(shù)在20?1300°C呈線性變化并且比金屬合金的熱膨脹系數(shù)略低的陶瓷材 料及其制造方法。
[0006] 本發(fā)明的目的還在于提供一種以在金屬絲表面均勻牢固地?zé)Y(jié)一層氧化鋯陶瓷 材料的方法。
[0007] 本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008] -種氧化鋯陶瓷復(fù)合材料,
[0009] a.包括如下以mol百分?jǐn)?shù)計(jì)的原料組分:
[0010] 二氧化鋯 Zr0289 % ?95 %,
[0011] 氧化釔 Υ2032· 0 % ?8· 0 %,
[0012] 氧化鋁 Al2O3O. 5 % ?3· 0 %。
[0013] b.其制造方法包括如下步驟:
[0014] ①球磨混料
[0015] 按照化學(xué)計(jì)量的mol百分比,準(zhǔn)確稱取Zr0289%?95% mol,Y2032%?8% mol, Al2O3O. 5?3% mol,投入球磨機(jī)中,球磨粉料粒徑< I. 0 μ m,烘干,得氧化鋯與復(fù)合穩(wěn)定劑 混合物;
[0016] ②煅燒穩(wěn)定
[0017] 在步驟①制備的氧化鋯與復(fù)合穩(wěn)定劑混合物中,加入水溶性有機(jī)膠粘劑,壓制成 塊狀,放入煅燒爐中,升溫至1450°C并保溫煅燒4小時(shí),降至室溫,備用;
[0018] ③制備漿料
[0019] 步驟②煅燒穩(wěn)定處理后的樣塊,裝入球磨機(jī),濕法球磨,得復(fù)合穩(wěn)定的氧化鋯陶瓷 材料漿料,漿料的固含量62. 5%。
[0020] 本發(fā)明的目的還可以通過(guò)如下措施來(lái)達(dá)到:
[0021] 上述復(fù)合材料包括如下以mol百分?jǐn)?shù)計(jì)的原料組分:
[0022] 二氧化鋯 ZrO2 92%,
[0023] 氧化釔 Y2O3 6. 5%,
[0024] 氧化鋁 Al2O3 1.5%。
[0025] 所述步驟③的工藝條件如下:
[0026] 球:料:水比 2:1:0.4
[0027] 分散劑0. 5 %,消泡劑0. 3 %,粘合劑1 %,均為占粉料的百分比;
[0028] 球磨機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分鐘46
[0029] 研磨時(shí)間小時(shí) 48
[0030] 粉料粒徑μπι彡 1.0。
[0031] 所述步驟②中的水溶性有機(jī)膠粘劑是5%的聚乙烯醇水溶液。
[0032] 所述步驟③中消泡劑為正辛醇。
[0033] 所述步驟③中粘合劑為5%的聚乙烯醇水溶液。
[0034] 本發(fā)明還公開了一種金屬網(wǎng)燒結(jié)氧化鋯陶瓷復(fù)合材料的方法,其制造方法包括如 下步驟:
[0035] ①金屬網(wǎng)表面的處理
[0036] 采用水、乙醇、1% NaOH水溶液、0. 1% CMC水溶液以及1% NaOH+CMC水溶液對(duì)金屬 網(wǎng)表面清潔、活化、烘干后涂掛漿料。
[0037] ②掛漿
[0038] 將處理好的金屬網(wǎng)浸入到攪拌均勻的漿料中,取出后用壓縮空氣把網(wǎng)孔吹通,放 140°C烘箱中,烘30分鐘,再用噴槍正反面各噴一遍,再烘干。
[0039] ③燒成
[0040] 在氫氣或氮?dú)鈿夥罩袩?,使氧化鋯粉金屬絲上燒結(jié)成陶瓷,得到均勻牢固粘附 氧化鋯陶瓷的復(fù)合材料的金屬網(wǎng)。
[0041] 步驟③中所述的燒成工藝條件是:在氫氣或氮?dú)鈿夥罩?430°C?1450°C,保溫 2?3小時(shí)。
[0042] 本發(fā)明所公開的技術(shù)方案,相比現(xiàn)有技術(shù)具有顛覆性創(chuàng)新的特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步, 并能產(chǎn)生如下的積極效果:
[0043] 1.提供了一種氧化鋯晶相穩(wěn)定性好,熱膨脹系數(shù)在20?1300°C呈線性變化并且 比金屬合金的熱膨脹系數(shù)略低的陶瓷材料及其制造方法;由于金屬與陶瓷的膨脹系數(shù)相 似,在反復(fù)的燒結(jié)過(guò)程中也不會(huì)脫落。
[0044] 2.提供一種在金屬絲表面均勻牢固地?zé)Y(jié)一層氧化鋯陶瓷材料的制備方法。
[0045] 3.本發(fā)明的產(chǎn)品兼具有陶瓷的性能和金屬的柔韌性能,被認(rèn)為是能彎曲的陶瓷, 因此在使用時(shí)不容易破損,延長(zhǎng)了使用壽命。
[0046] 4.用本發(fā)明的產(chǎn)品,使用時(shí)放在氧化鋁支架上,可以多層放置;重量又輕,吸熱很 少,因此可以節(jié)省大量的