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