增强氧化锆陶瓷及制备方法与应用与流程

本发明涉及陶瓷材料，具体涉及增强氧化锆陶瓷及制备方法与应用。

背景技术：

1、氧化锆陶瓷凭借高强度高硬度、优异的耐磨耐蚀性等优势，已广泛应用于手机等3c电子领域、光通讯领域、生物医用领域、智能穿戴领域、日用领域等。尽管氧化锆陶瓷相较于其他常规陶瓷具有更好的韧性，但在加工成较大面积的外观件时，表现出抗冲击性弱的缺点，较大限制了氧化锆在该类应用场景中的使用效果。随着5g技术发展，愈发要求设备中陶瓷材料降低介电常数和密度，以满足携带和信号传输的要求。此外，氧化锆陶瓷在制备成厚度很薄的电子产品后盖时，会出现半透性放大的问题，因此需要降低材料的透光率。

2、目前主要采用在氧化锆基体中加入氧化铝的方法以实现降低介电常数、密度及透光性，但同时会带来氧化锆陶瓷加工难度大幅提升的问题，无法兼顾机械性能、介电性能、密度、透光性等多项指标的均衡。因此，提供一种有高抗冲击性能，并同时兼具低密度、低介电常数、低透光率和良好的加工性能的新型氧化锆陶瓷，对于拓宽氧化锆的应用及增进效果具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有的氧化锆陶瓷存在抗冲击性弱的缺点，以及低密度、低介电常数、抗冲击性、加工性等性能难以兼顾的问题，提供了增强氧化锆陶瓷及制备方法与应用。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种增强氧化锆陶瓷，所述陶瓷以元素计包含：zr、y、ba、al；所述陶瓷的物相包含：四方相氧化锆、baal12o19和/或baal2o4；所述四方相氧化锆为氧化钇与氧化锆形成的固溶体。

3、优选地，基于所述陶瓷的总重，所述陶瓷以元素计包含：20.65-72.1wt％的zr、0.61-5.45wt％的y、0.018-37.69wt％的ba、0.02-29.62wt％的al。

4、优选地，基于所述陶瓷的总重，所述陶瓷的物相包含：30wt％以上的四方相氧化锆、70wt％以下的baal12o19和/或baal2o4。

5、优选地，baal12o19以晶须的形态存在于所述陶瓷中；baal2o4具有尖晶石结构。

6、优选地，所述baal12o19晶须的长径比≥4。

7、优选地，所述陶瓷的介电常数为16-36，密度不大于6g/cm3，硬度不大于1450hv，透光率低于20％，落锤高度大于20cm、减薄速度大于25丝/h。

8、本发明第二方面提供一种增强氧化锆陶瓷的制备方法，包括：

9、(1)将含有氧化钡、氧化铝和氧化钇稳定氧化锆的粉体与水、分散剂、粘结剂进行湿磨，得到浆料；

10、(2)将所述浆料进行干燥处理，得到复合粉料；

11、(3)将所述复合粉料依次进行成型、烧结，得到陶瓷；

12、其中，所述粉体中氧化钡与氧化铝的摩尔比为γ，且1/6≤γ≤1。

13、本发明第三方面提供一种由前述第二方面所述的制备方法制得的增强氧化锆陶瓷。

14、本发明第四方面提供一种电子产品壳体，所述电子产品壳体含有前述第一方面或第三方面所述的增强氧化锆陶瓷。

15、通过上述技术方案，本发明所提供的增强氧化锆陶瓷中含有特定比例的ba、al元素，并且物相中含有高温烧结过程原位形成的晶须形态的baal12o19，或者含有尖晶石结构的baal2o4，或者含有晶须形态的baal12o19与尖晶石结构的baal2o4二者共存的混合物，可使该增强氧化锆陶瓷具有高抗冲击性能，并同时兼具低密度、低介电常数、低透光率和良好的加工性能。该陶瓷材料同时具有介电常数为16-36、密度不大于6g/cm3、硬度不大于1450hv、透光率低于20％、落锤高度大于20cm、减薄速度大于25丝/h的综合性能。

技术特征：

1.一种增强氧化锆陶瓷，其特征在于，所述陶瓷以元素计包含：zr、y、ba、al；所述陶瓷的物相包含：四方相氧化锆、baal12o19和/或baal2o4；所述四方相氧化锆为氧化钇与氧化锆形成的固溶体。

2.根据权利要求1所述的陶瓷，其中，基于所述陶瓷的总重，所述陶瓷以元素计包含：20.65-72.1wt％的zr、0.61-5.45wt％的y、0.018-37.69wt％的ba、0.02-29.62wt％的al。

3.根据权利要求2所述的陶瓷，其中，基于所述陶瓷的总重，所述陶瓷以元素计包含：27.53-69.94wt％的zr、0.81-5.28wt％的y、0.54-32.31wt％的ba、0.63-25.38wt％的al。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的陶瓷，其中，基于所述陶瓷的总重，所述陶瓷的物相包含：30wt％以上的四方相氧化锆、70wt％以下的baal12o19和/或baal2o4。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的陶瓷，其中，baal12o19以晶须的形态存在于所述陶瓷中，所述baal12o19晶须的长径比≥4。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的陶瓷，其中，所述陶瓷的介电常数为16-36。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的陶瓷，其中，所述陶瓷的密度不大于6g/cm3。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的陶瓷，其中，所述陶瓷的硬度不大于1450hv。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的陶瓷，其中，所述陶瓷的透光率低于20％。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的陶瓷，其中，所述陶瓷的落锤高度大于20cm。

11.根据权利要求1-10中任意一项所述的陶瓷，其中，所述陶瓷的减薄速度大于25丝/h。

12.根据权利要求1-11中任意一项所述的陶瓷，其中，所述陶瓷包含：90wt％以上的四方相氧化锆、小于10wt％的baal12o19和/或baal2o4，且所述陶瓷的介电常数为30-36；或者

13.一种增强氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，包括：

14.根据权利要求13所述的制备方法，其中，基于所述粉体的总重，所述粉体含有：0.02-42.07wt％的氧化钡，0.04-55.94wt％的氧化铝，30-99.9wt％的氧化钇稳定氧化锆；

15.根据权利要求13或14所述的制备方法，其中，所述氧化钡的粒径中值为0.2-1.2μm，所述氧化铝的粒径中值为0.15-0.6μm，所述氧化钇稳定氧化锆的粒径中值为0.3-0.6μm；

16.根据权利要求13-15中任意一项所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述分散剂选自羟丙甲纤维素、羧甲基纤维素钠和三乙醇胺中的至少一种；所述粘结剂选自聚乙烯醇和/或聚乙二醇；

17.根据权利要求13-16中任意一项所述的制备方法，其中，步骤(3)中，所述烧结的条件包括：温度为1450-1700℃，优选为1470-1650℃；时间为1-4h，优选为1-2h。

18.一种由权利要求13-17中任意一项所述的方法制得的增强氧化锆陶瓷。

19.一种电子产品壳体，其特征在于，所述电子产品壳体含有权利要求1-12和18中任意一项所述的增强氧化锆陶瓷。

技术总结
本发明涉及陶瓷材料，公开了一种增强氧化锆陶瓷及制备方法与应用。所述陶瓷以元素计包含：Zr、Y、Ba、Al；所述陶瓷的物相包含：四方相氧化锆、BaAl12O19和/或BaAl2O4；所述四方相氧化锆为氧化钇与氧化锆形成的固溶体。该陶瓷材料的介电常数为16‑36、密度不大于6g/cm3、硬度不大于1450Hv、透光率低于20％、落锤高度大于20cm、减薄速度大于25丝/h，具有高抗冲击性能，并同时兼具低密度、低介电常数、低透光率和良好的加工性能。

技术研发人员：陈戈,林信平,陈军超
受保护的技术使用者：比亚迪股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14