陶瓷部件的制造的制作方法

本发明涉及基于氧化锆zro2的烧结技术陶瓷、包含这种烧结技术陶瓷的胚体或计时器部件。本发明还涉及一种包含这种烧结技术陶瓷或这种胚体或这种计时器部件的计时器。最后，本发明涉及一种用于制造基于氧化锆zro2的烧结技术陶瓷的方法。

背景技术：

1、在钟表领域，就像在珠宝领域一样，已知使用由技术陶瓷制成的部件，也将更简单地称为陶瓷。形容词“技术”指的是所选陶瓷的高性能。具体地，这些技术陶瓷可以实现非常高的机械、热或甚至电和/或生化特性，这使它们适合用于形成计时器部件，尤其是计时器机芯部件，但也适用于手表外部部件。这种情况下使用的技术陶瓷通过它们的成分而区别于传统陶瓷，因为它们来源于纯化的合成粉末，而不是来源于天然矿物粉末如长石或高岭土。

2、用于制造陶瓷部件的方法包括第一阶段，其包括准备原材料，即陶瓷粉末，例如基于氧化锆和/或氧化铝的陶瓷粉末。

3、用于制造陶瓷部件的方法的第二阶段，包括将粘合剂结合到在第一阶段所获得的陶瓷粉末中。这种粘合剂通常由一种或多种有机化合物组成。粘合剂的性质和比例取决于第三阶段的设想工艺，并且第二阶段的结束时，通常参考粘合的陶瓷粉末。

4、第三阶段包括陶瓷部件成型。为此，第一种方法包括压制在第二阶段结束时获得的粘合颗粒团聚体的步骤：在这种方法中，第二阶段准备雾化颗粒形式的粘合陶瓷粉末用于压制。第二种方法包括通过注入模具来进行成型。在这种情况下，由第二阶段产生的制品是被称为“原料”的粘合陶瓷粉末。第三种更传统的方法包括通过浇注到模具中来进行成型，通常称为粉浆浇注(slip casting)，随后进行干燥。在这种情况下，由第二阶段产生的制品是在悬浮液中的粘合陶瓷粉末，称为浆料或也称为“泥浆”。在第三阶段结束时，该陶瓷部件(通常也称为生坯)具有接近其最终形状的形状，并且包含陶瓷粉末和粘合剂。可以使用其他成型技术，例如凝胶注模成型、冷冻注模成型或凝固注模成型技术。

5、第四阶段可以完成陶瓷部件。

6、·第四阶段包括应用于生坯的第一个脱脂步骤，并且可以通过以下多种方式进行：

7、-通过称为“预烧结”的热处理；或者

8、-通过使用溶液(例如可以是水溶液)处理。

9、该步骤引起至少一部分粘合剂的提取：因此，该步骤是脱脂或部分脱脂。为了符号的简化，该步骤因此被称为“脱脂”。所得部件是至少部分脱脂的生坯：如果该部件是完全脱脂，则称为棕色坯体，否则该部件保留依然生坯(still-green body)或生坯的名称。

10、·第二个步骤使部件被压实，消除由于去除粘合剂而留下的孔隙。该第二个步骤通常包括热烧结处理(在高温烧制)。该部件的最终机械性能仅在第四阶段结束时出现，是该部件的多种成分之间反应的结果，也是炉中存在的气体在热处理过程中发挥作用的结果，以及挤压的结果。这些反应很复杂，并且有时无法预测。

11、在技术陶瓷中，通常使用基于氧化锆的陶瓷，因为它们具有高机械性能。期望提高这些机械性能。然而，寻求提高这种陶瓷的机械性能的现有技术解决方案似乎增加了破损应力，从而损害断裂韧性，该断裂韧性是降低的，反之亦然。

12、另一方面，可能需要在固有地为白色胚体的陶瓷部件中添加颜料。

13、文献us10202307描述了氧化锆基部件的制造。该文献公开了一种需要强制实施热等静压(也已知为其首字母缩写hip)步骤的方法，来优化所得部件的机械性能，特别是其破损应力和断裂韧性。这种步骤是非常有限制的，因为它的实施昂贵并且复杂。

技术实现思路

1、因此，本发明的第一个目的是提出一种基于氧化锆的技术陶瓷的解决方案，其可以实现高性能，特别是关于其破损应力和断裂韧性的高机械性能。

2、本发明的第二个目的是提出一种可以在简单方式制造的基于氧化锆的技术陶瓷的解决方案。

3、本发明的第三个目的是提出一种可以实现有吸引力美学外观的基于氧化锆的技术陶瓷的解决方案。

4、为此，本发明涉及一种基于氧化锆zro2的烧结技术陶瓷，其中，所述烧结技术陶瓷包括或由以下成分组成：

5、-重量比例小于或等于3.6％且大于或等于2.5％的氧化钇y2o3；

6、-选自二氧化铪hfo2、重量比例在0.1％～0.5％的氧化铝al2o3和氧化镁mgo中的至少一种补充组分；

7、-选自fe、ni、cr、zn、co、mn、cu、ti、ta、w、pt中的至少一种附加元素，该至少一种附加元素的重量比例大于或等于0.1％、或甚至大于或等于0.3％、或甚至大于或等于0.5％、或甚至大于或等于1％、或甚至大于或等于1.5％。

8、本发明由权利要求更具体地限定。

技术特征：

1.一种基于氧化锆zro2的烧结技术陶瓷，其中，所述烧结技术陶瓷包含：

2.根据前述权利要求所述的烧结技术陶瓷，其中，所述烧结技术陶瓷包含重量比例小于或等于3.5％、或甚至小于或等于3.4％，或甚至小于或等于3.3％、或甚至小于或等于3.2％、或甚至小于或等于3.1％的氧化钇y2o3。

3.根据前述权利要求中任一项所述的烧结技术陶瓷，其中，所述烧结技术陶瓷包含重量比例大于或等于80％、或甚至大于或等于90％，和/或小于或等于94％、或甚至小于或等于93％的氧化锆zro2。

4.根据前述权利要求中任一项所述的烧结技术陶瓷，其中，所述烧结技术陶瓷包含：

5.根据前述权利要求中任一项所述的基于氧化锆zro2的烧结技术陶瓷，其中，所述至少一种附加元素选自fe、ni、cr中、或甚至选自fe、cr、ni、co、cu、mn中、或甚至选自fe、cr、ni、co、cu、mn、zn、ti、ta、w中；和/或其中，所述至少一种附加元素以该附加元素的氧化形式，特别是以复合氧化物或尖晶石的形式存在于所述烧结技术陶瓷中，和/或以碳化物、氮化物和/或硼化物的形式存在于所述烧结技术陶瓷中。

6.根据前述权利要求中任一项所述的烧结技术陶瓷，其中，所述烧结技术陶瓷包含：

7.根据前述权利要求中任一项所述的烧结技术陶瓷，其中，选自zr、hf、y、al、si、mg、fe、ni、cr、zn、co、mn、cu、ti、ta、w、pt和o中的元素在所述技术陶瓷中的总重量比例大于或等于99.9％。

8.根据前述权利要求中任一项所述的烧结技术陶瓷，其中，所述烧结技术陶瓷包含氧化锆晶粒，所述氧化锆晶粒的平均当量直径大于或等于200nm、或甚至大于或等于250nm和/或小于或等于500nm、或甚至小于或等于400nm。

9.根据前述权利要求中任一项所述的烧结技术陶瓷，其中，所述烧结技术陶瓷包含氧化锆晶粒和/或所述至少一种附加元素的氧化物晶粒、碳化物晶粒、氮化物晶粒和/或尖晶石晶粒，所述晶粒的平均当量直径小于或等于2μm。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的烧结技术陶瓷，其中，所述烧结技术陶瓷包含所述至少一种附加元素的氧化物晶粒、碳化物晶粒、氮化物晶粒和/或尖晶石晶粒，所述晶粒的平均当量直径大于或等于200nm、或甚至大于或等于250nm和/或小于或等于2μm。

11.一种基于根据前述权利要求中任一项所述的烧结技术陶瓷的胚体，其中，所述胚体具有大于或等于10mpa·m0.5、或甚至大于或等于11mpa·m0.5的断裂韧性，并且具有大于或等于1400mpa、或甚至大于或等于1650mpa、或甚至大于或等于1800mpa的破损应力。

12.根据前述权利要求所述的基于烧结技术陶瓷的胚体，其中，所述胚体具有大于或等于6.0g/cm3的密度。

13.一种计时器部件，其中，所述计时器部件包含根据权利要求1至10中任一项所述的烧结技术陶瓷或根据权利要求11或12中任一项所述的基于烧结技术陶瓷的胚体。

14.根据前述权利要求所述的计时器部件，其中，所述计时器部件是机芯的部件，例如，计时器轴，特别是摆轮轴；棘爪，特别是用于自动上链的棘爪；小齿轮；轮；宝石，或者其中，所述计时器部件是手表外部部件，例如，表框盘、表框、上链表冠、表壳、表壳后盖、表带链节或表带扣，特别是表带扣盖或表带扣盖元件。

15.一种计时器，特别是手表，其中，所述计时器包含根据权利要求1至10中任一项所述的烧结技术陶瓷、或根据权利要求11或12中任一项所述的基于烧结技术陶瓷的至少一种胚体、或根据权利要求13或14中任一项所述的至少一种计时器部件。

16.一种用于制造基于氧化锆zro2的烧结技术陶瓷的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

17.根据前述权利要求所述的用于制造技术陶瓷的方法，其中，所述方法包括通过乳液爆轰合成eds来制造包含氧化钇y2o3的氧化锆粉末的预先步骤。

技术总结
本发明公开了基于氧化锆ZrO<subgt;2</subgt;的烧结技术陶瓷，该烧结技术陶瓷的特征在于，其包含：‑小于或等于3.6重量％且大于或等于2.5重量％的氧化钇Y<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;；‑选自二氧化铪HfO<subgt;2</subgt;、氧化铝Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;和氧化镁MgO中的至少一种补充组分；‑选自Fe、Ni、Cr、Zn、Co、Mn、Cu、Ti、Ta、W、Pt中的至少一种附加元素，所述至少一种附加元素的重量比例大于或等于0.1重量％、或大于或等于0.5重量％、或大于或等于1重量％、或大于或等于1.5重量％。

技术研发人员：卡里纳·比安弗尼,皮埃尔·于盖,塞西尔·皮尼,奥利维耶·皮若尔
受保护的技术使用者：劳力士有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13