制备氧化锆陶瓷的组合物、氧化锆陶瓷及其制备方法和电子产品壳体与流程

本发明涉及氧化锆陶瓷，具体涉及一种制备氧化锆陶瓷的组合物、一种氧化锆陶瓷及其制备方法、一种电子产品壳体。

背景技术：

1、氧化锆陶瓷由于具有常规陶瓷耐腐蚀性好硬度高强度高的特点，因此有着广泛应用。虽然，氧化锆陶瓷的韧性(达到5-6mpa·m1/2)比常规其他陶瓷要高一些，但在做成大面积外观件时，有着抗冲击性弱的缺点。另外，在制备成手机后盖产品时，由于厚度很薄，所以氧化锆陶瓷本身的半透性会被放大，因此需要引入在背面涂覆油墨的工艺来防止内部的构件被看到，从而增加了成本；此外，高密度带来的重量大问题，高介电常数带来的信号传输问题。针对这些问题，有些厂家通过多加入氧化铝的方式来降低密度和介电常数，但氧化铝的高硬度高脆性会导致加工难度大幅上升，从而导致良品率低下，成本高，让生产变为不可能。因此，研发出一种兼具低硬度、低密度、低介电常数、低透光率、高抗冲击性和易加工性等的陶瓷，对陶瓷后盖应用在5g时代，变得非常重量。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有氧化锆陶瓷无法同时具有低硬度、低密度、低介电常数、低透光率、高抗冲击性和易加工性等问题，提供一种制备氧化锆陶瓷的组合物、一种氧化锆陶瓷及其制备方法和一种电子产品壳体，该氧化锆陶瓷通过限定特定元素的含量范围和组成，使得氧化锆陶瓷满足低硬度的前提下，同时满足低密度、低介电常数、高韧性、低透光率、高抗冲击性和易加工性等特点。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种氧化锆陶瓷，以所述氧化锆陶瓷的总量为基准，所述氧化锆陶瓷以元素计包含：20.65-45.43wt％的zr、0.61-3.43wt％的y、4.53-29.83wt％的sr和5.05-31.69wt％的al；且所述氧化锆陶瓷包括：30-63wt％的四方相氧化锆和37-70wt％的次相，且所述次相包含sral12o19和/或sral2o4；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，所述氧化锆陶瓷中，sral12o19以晶须形式存在，sral2o4以尖晶石形式存在。

4、优选地，以所述氧化锆陶瓷的总量为基准，所述氧化锆陶瓷以元素计包含：27.53-43.26wt％的zr、0.81-3.27wt％的y、4.88-25.56wt％的sr和10.49-27.16wt％的al；所述氧化锆陶瓷包括：40-60wt％的四方相氧化锆和40-60wt％的次相。

5、本发明第二方面提供一种制备第一方面提供的氧化锆陶瓷的组合物，该组合物包含：氧化锆粉体、氧化锶粉体和氧化铝粉体；其中，以所述氧化锆粉体的总量为基准，所述氧化锆粉体中含有1.5-4mol％的氧化钇。

6、优选地，以所述组合物的总量为基准，所述氧化锆粉体的含量为30-63wt％，优选为40-60wt％；所述氧化锶粉体的含量为5.35-35.27wt％，优选为5.78-30.23wt％；所述氧化铝粉体的含量为18.35-59.86wt％，优选为19.83-51.31wt％。

7、本发明第三方面提供一种氧化锆陶瓷的制备方法，该方法包括以下步骤：

8、(1)将第二方面提供的组合物中的各粉体与水、分散剂和粘结剂混合并进行湿磨，得到浆料；

9、(2)将所述浆料进行干燥，得到复合氧化锆陶瓷粉体；

10、(3)将所述复合氧化锆陶瓷粉体依次进行成型、烧结，得到氧化锆陶瓷。

11、优选地，步骤(1)中，所述分散剂、粘结剂和组合物的重量比为0.005-0.5：0.5-5：100，优选为0.01-0.1：2-5：100。

12、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第一方面提供的氧化锆陶瓷。

13、通过上述技术方案，本发明提供的氧化锆陶瓷，通过限定氧化锆陶瓷中元素含量和组成，以及特定元素和特定组成的协同作用，使得氧化锆陶瓷具有低硬度的前提下，还兼具低密度、低介电常数、高韧性、低透光率、高抗冲击性和易加工性等特点。具体而言，本发明通过控制“以氧化锆陶瓷的总量为基准，氧化锆陶瓷以元素计包含：20.65-45.43wt％的zr、0.61-3.43wt％的y、4.53-29.83wt％的sr和5.05-31.69wt％的al”和“氧化锆陶瓷包括：30-63wt％的四方相氧化锆和37-70wt％的次相，且次相包含sral12o19和/或sral2o4”的技术特征，以及二者之间的协同作用，使得氧化锆陶瓷同时满足：硬度≤1300hv；密度≤5.15g/cm3；介电常数≤23；韧性≥4mpa·m1/2；透光率(800nm)≤1.5％；减薄速度≥30丝/h；平均落锤高度≥20cm。

14、同时，本发明提供的氧化锆陶瓷的制备方法在降低成本和节能的前提下，简化工艺流程，便于工业化生产。

技术特征：

1.一种氧化锆陶瓷，其特征在于，以所述氧化锆陶瓷的总量为基准，所述氧化锆陶瓷以元素计包含：20.65-45.43wt％的zr、0.61-3.43wt％的y、4.53-29.83wt％的sr和5.05-31.69wt％的al；且所述氧化锆陶瓷包括：30-63wt％的四方相氧化锆和37-70wt％的次相，且所述次相包含sral12o19和/或sral2o4；所述四方相氧化锆为氧化钇与氧化锆形成的固溶体。

2.权利要求1所述的氧化锆陶瓷，其中，所述氧化锆陶瓷中，sral12o19以晶须形式存在，sral2o4以尖晶石形式存在。

3.根据权利要求1或2所述的氧化锆陶瓷，其中，以所述氧化锆陶瓷的总量为基准，所述氧化锆陶瓷以元素计包含：27.53-43.26wt％的zr、0.81-3.27wt％的y、4.88-25.56wt％的sr和10.49-27.16wt％的al；

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的氧化锆陶瓷，其中，所述氧化锆陶瓷满足：硬度≤1300hv，优选为1050-1290hv。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的氧化锆陶瓷，其中，所述氧化锆陶瓷满足：密度≤5.15g/cm3，优选为4.5-5.1g/cm3。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的氧化锆陶瓷，其中，所述氧化锆陶瓷满足：介电常数≤23，优选为14-22.5。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的氧化锆陶瓷，其中，所述氧化锆陶瓷满足：韧性≥4mpa·m1/2，优选为4-6mpa·m1/2。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的氧化锆陶瓷，其中，所述氧化锆陶瓷满足：透光率(800nm)≤1.5％，优选为0.5-1％。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的氧化锆陶瓷，其中，所述氧化锆陶瓷满足：减薄速度≥30丝/h，优选为31-45丝/h。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的氧化锆陶瓷，其中，所述氧化锆陶瓷满足：平均落锤高度≥20cm，优选为20-30cm。

11.一种制备权利要求1-10中任意一项所述的氧化锆陶瓷的组合物，该组合物包含：氧化锆粉体、氧化锶粉体和氧化铝粉体；其中，以所述氧化锆粉体的总量为基准，所述氧化锆粉体中含有1.5-4mol％的氧化钇。

12.根据权利要求11所述的组合物，其中，以所述组合物的总量为基准，所述氧化锆粉体的含量为30-63wt％，优选为40-60wt％；所述氧化锶粉体的含量为5.35-35.27wt％，优选为5.78-30.23wt％；所述氧化铝粉体的含量为18.35-59.86wt％，优选为19.83-51.31wt％。

13.根据权利要求11或12所述的组合物，其中，所述氧化锶粉体和氧化铝粉体的摩尔比β满足：1:6≤β≤1:1。

14.一种氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

15.根据权利要求14所述的方法，其中，步骤(1)中，所述分散剂、粘结剂和组合物的重量比为0.005-0.5：0.5-5：100，优选为0.01-0.1：2-5：100；

16.一种电子产品壳体，其特征在于，所述电子产品壳体含有权利要求1-10中任意一项所述的氧化锆陶瓷。

技术总结
本发明涉及氧化锆陶瓷技术领域，具体涉及一种制备氧化锆陶瓷的组合物、一种氧化锆陶瓷及其制备方法和一种电子产品壳体。以所述氧化锆陶瓷的总量为基准，所述氧化锆陶瓷以元素计包含：20.65‑45.43wt％的Zr、0.61‑3.43wt％的Y、4.53‑29.83wt％的Sr和5.05‑31.69wt％的Al；且所述氧化锆陶瓷包括：30‑63wt％的四方相氧化锆和37‑70wt％的次相，且所述次相包含SrAl12O19和/或SrAl2O4；所述四方相氧化锆为氧化钇与氧化锆形成的固溶体。本发明提供的氧化锆陶瓷同时满足：低硬度、低密度、低介电常数、低透光率、高抗冲击性和易加工性的优势。

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