一种防静电陶瓷材料及其制备方法与流程

本发明属于无机非金属元素及其化合物。

背景技术：

防静电陶瓷作为一种新型的防静电材料，具有美观、防火、耐腐蚀、耐磨、不起尘、强度高、耐久性好等优点。目前，防静电陶瓷砖已经被应用于医院手术室、能源、国防、航天、航空、电子、石油化工信息及民用生活等领域，具有广阔的市场空间和发展前景。

静电现象在电子信息、航空航天、石油化工及纺织等领域十分普遍，且具有不同程度危害。为了减少静电造成的危害，人们大力研究开发防静电材料。根据中国国家防静电材料标准，当防静电材料的表面电阻率在10⁵～10⁹ω·cm时，静电消散速率较大，从而达到静电不易积聚的目的。

控制材料导电性使其具备静电防护功能的方法主要有使用抗静电改性剂和添加导电填料等，其中后者在防静电陶瓷方面应用较多。azo掺杂zr2o能有效将材料的表面电阻率控制在一定范围内，满足防静电要求，同时可以提高陶瓷的强度及硬度，从而使材料兼具优异的力学性能和防静电性能。

技术实现要素：

本发明公开了一种防静电陶瓷材料的制备。把掺杂2wt％al2o3的zno、zro2粉末，按水∶料比为3∶1制成混合料浆，湿磨72h，干燥过筛，粉末预烧后加入5wt％的peg-2000溶液，继续湿磨2h后，干燥过筛，然后造粒、成型、烧结。在1250℃-1450℃温度下烧结，可制备出表面电阻率在10⁵～10⁹ω·cm，维氏硬度超过350mpa，抗弯强度超过130mpa的高性能陶瓷，这种陶瓷可经济、高效的制成各种复杂形状。azo掺杂zr2o防静电陶瓷有美观耐用、防火放水、防滑耐磨、抗压耐腐蚀、防污防渗透以及环保卫生、制备简单等优势。目前在医院手术室、能源、国防、航天、航空、电子、石油化工信息及民用生活等领域得到了极其广泛的应用，具有广阔的市场空间和发展前景，它不仅具有永久性的防静电性能，同时也是一种具有高档艺术装饰效果的新型功能性防静电材料。

本发明详细研究并掌握了掺杂比、球磨参数、烧结温度等对azo掺杂zr2o防静电陶瓷烧结性能优化过程的变化规律，从而可制备出高性能的烧结azo掺杂zr2o防静电陶瓷。这种材料可经济、高效的制成各种复杂形状的产品，主要是防静电陶瓷砖、防静电外壳、以及防静电工具，也可用于制造多种导电零部件。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

附图1：一种防静电陶瓷材料的制备工艺流程图。

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如附图1所示，本发明的防静电陶瓷材料的制备工艺流程图：先将掺杂2wt％al2o3的zno、zro2粉末和成型剂加入到球磨机中于水溶液中湿磨混合，充分混合均匀后，经干燥过筛得到充分混合的azo掺杂zr2o粉体，然后成型(干压、冷等静压、注射成型等)，得到生坯，经脱成型剂后，即可进行常压烧结或气压烧结，得到高强度高硬度的azo掺杂zr2o烧结材料。

本发明的优点在于通过控制zro2的掺杂量，即可调节材料的表面电阻率，进而控制材料的导电性，使其具有更加广泛的用途，通过对azo掺杂zr2o粉体进行烧结，可制备出高性能烧结azo掺杂zr2o防静电材料，具有耐高温、耐腐蚀和化学稳定性强等特点。

具体实施方式：

实例1：2wt％zr2o掺杂azo粉体的制备

将市售纯度为99.9％zno掺杂2wt％al2o3所制备的azo、zr2o粉末按质量比98∶2混合加入1wt％-5wt％聚乙二醇(peg)，在水溶液中置于球磨机中湿磨24-96h，干燥过筛后，得到各种粉料充分混合、粒径分布均匀、成型性好、各组分质量比为azo∶zr2o＝98∶2的azo掺杂zr2o粉体。

实例2：3wt％zr2o掺杂azo粉体1350℃烧结

将制备的azo掺杂zr2o粉体，在100-200mpa压力下压制成型，脱成型剂后，在高温炉内1350℃下常压烧结180-300分钟，随炉冷却。这样制得的烧结azo掺杂zr2o陶瓷，维氏硬度超过300mpa，抗弯强度大于100mpa，表面电阻率在10⁵～10⁹ω·cm。

实例3：3wt％zr2o掺杂azo粉体1400℃烧结

将制备的azo掺杂zr2o粉体，在100-200mpa压力下压制成型，脱成型剂后，在高温炉内1400℃下常压烧结180-300分钟，随炉冷却。这样制得的烧结azo掺杂zr2o陶瓷，维氏硬度超过320mpa，抗弯强度大于110mpa，表面电阻率在10⁵～10⁹ω·cm。

实例4：3wt％zr2o掺杂azo粉体1450℃烧结

将制备的azo掺杂zr2o粉体，在100-200mpa压力下压制成型，脱成型剂后，在高温炉内1450℃下常压烧结180-300分钟，随炉冷却。这样制得的烧结azo掺杂zr2o陶瓷，维氏硬度超过350mpa，抗弯强度大于130mpa，表面电阻率在10⁵～10⁹ω·cm。

技术特征：

技术总结
一种防静电陶瓷材料及其制备方法。本发明属于非金属元素及其化合物。本发明公开了一种新的AZO掺杂Zr2O防静电材料制备技术。把掺杂2wt％Al2O3的ZnO、ZrO2粉末经过充分混合、成型、烧结可制备出维氏硬度超过350MPa，抗弯强度超过130MPa，电阻率在105～109Ω·cm的AZO掺杂Zr2O防静电材料。这种AZO掺杂Zr2O材料，可制成防静电陶瓷砖、防静电外壳、以及防静电工具，在医院手术室、能源、国防、航天、航空、电子、石油化工信息及民用生活等领域有极其广泛的应用。

技术研发人员：沈金城;尚福亮;杨海涛
受保护的技术使用者：深圳大学
技术研发日：2017.10.18
技术公布日：2019.04.26