本发明涉及一种钇稳定氧化锆浆料、其制备方法及钇稳定氧化锆坯体的制备方法。
背景技术：
：汽车氧传感器芯片的制作技术是汽车氧传感器的核心技术，芯片质量的好坏直接影响到氧传感器的好坏，这就要求制备出好的陶瓷基体。目前陶瓷基体常用的制备工艺是将钇稳定氧化锆浆料通过流延法(tapecasting)制作成大面积、薄、平的陶瓷片，再进行切割。流延法是当前已经产业化的主要方案，传统的钇稳定氧化锆浆料流延成型工艺不足之处在于所使用的有机溶剂(如甲苯、二甲苯等)具有毒性、生产成本高、浆料中有机物含量较高导致素胚密度低等。由于钇稳定氧化锆浆料固含量较低，流延成型的薄膜厚度较薄，使用时需要将多个薄膜层叠复合使用，增加了成型工艺的复杂程度。技术实现要素：基于此，有必要提供一种较为环保且成型工艺相对简单的钇稳定氧化锆浆料、其制备方法及钇稳定氧化锆坯体的制备方法。一种钇稳定氧化锆浆料，按照重量百分比计，包括以下组分：其中，所述溶剂包括水及有机溶剂，所述有机溶剂选自叔丁基卡必醇醋酸酯、醋酸正丙酯、橄榄油、甘油、乙醇、已二醇、异丁醇及松油醇中的至少一种，所述溶剂中水的质量百分含量为70％～95％；所述表面活性剂选自油酸、蓖麻油、甲基丙烯酸盐、三乙醇胺、三油酸甘油酯、鲱鱼鱼油及丙烯酸酯共聚物铵盐中的至少一种。在其中一个实施例中，所述钇稳定氧化锆粉体中氧化锆与氧化钇的摩尔比为92:8～97:3。在其中一个实施例中，所述钇稳定氧化锆粉体的粒径小于9μm。在其中一个实施例中，所述消泡剂选自聚氧丙烯甘油醚、苯乙酸月桂醇、聚醚改性有机硅及聚硅氧烷中的至少一种。在其中一个实施例中，所述粘接剂选自聚乙烯醇缩丁醛、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、氢化蓖麻油及聚乙烯醇中的至少一种。在其中一个实施例中，所述塑化剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、聚乙二醇、二苯甲酸酯、硬脂酸丁酯及磷酸丙烯酯中的至少一种。上述任一项所述的钇稳定氧化锆浆料的制备方法，包括以下步骤：将所述钇稳定氧化锆粉体、溶剂、表面活性剂及消泡剂混合后球磨8小时～24小时得到预混料；及将所述增塑剂和粘接剂加入所述预混料中继续球磨8小时～24小时得到钇稳定氧化锆浆料。在其中一个实施例中，还包括步骤：将所述钇稳定氧化锆浆料真空脱泡30分钟～60分钟。一种钇稳定氧化锆坯体的制备方法，将上述的钇稳定氧化锆浆料经辊轧烘干成型得到钇稳定氧化锆坯体。在其中一个实施例中，所述钇稳定氧化锆坯体的厚度为0.2毫米～0.5毫米。上述钇稳定氧化锆浆料，以水作为主要溶剂，具有环境友好、成本低廉的优势，较为环保；钇稳定氧化锆浆料的固含量为70～90％，浆料粘度为180078cps～350102cps，固含量较高，粘度较大，可以采用辊轧法，一步制备厚度为0.2毫米～0.5毫米的坯体，简化了成型工艺。附图说明图1为实施例2制备的坯体的sem照片。具体实施方式下面主要结合具体实施例对钇稳定氧化锆浆料、其制备方法及钇稳定氧化锆坯体的制备方法作进一步详细的说明。一实施方式的钇稳定氧化锆浆料，按照重量百分比计，包括以下组分：其中，溶剂包括水及有机溶剂。有机溶剂选自叔丁基卡必醇醋酸酯、醋酸正丙酯、橄榄油、甘油、乙醇、已二醇、异丁醇及松油醇中的至少一种，溶剂中水的质量百分含量为70％～95％。表面活性剂选自油酸、蓖麻油、甲基丙烯酸盐、三乙醇胺、三油酸甘油酯、鲱鱼鱼油及丙烯酸酯共聚物铵盐中的至少一种。在其中一个实施例中，所述甲基丙烯酸盐选自甲基丙烯酸二甲氨基乙酯盐、甲基丙烯酸钠、甲基丙烯酸二甲氨基溴代烷季铵盐-苯乙烯共聚物及2-羟乙基甲基丙烯酸盐中的至少一种。丙烯酸酯共聚物铵盐选自含季铵盐的丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、含季铵盐的烷基酚聚氧乙烯醚丙烯酸共聚物、含季铵盐的聚硅氧烷-丙烯酸酯共聚物及含季铵盐的苯乙烯丙烯酸共聚物中的至少一种。在其中一个实施例中，钇稳定氧化锆粉体中氧化锆与氧化钇的摩尔比为92:8～97:3。当然，钇稳定氧化锆粉体可以商购得到也可以按照本领域技术人员公知的方法制备得到，根据需要选择适合的zro2、y2o3摩尔比的氧化钇稳定氧化锆。在其中一个实施例中，钇稳定氧化锆粉体的粒径小于9μm。优选的，钇稳定氧化锆粉体的粒径为0.4μm～1.5μm。在其中一个实施例中，消泡剂选自聚氧丙烯甘油醚、苯乙酸月桂醇、聚醚改性有机硅及聚硅氧烷中的至少一种。聚醚改性有机硅选自聚醚改性有机硅kp-140、聚醚改性有机硅jh-935、聚醚改性有机硅lm-110及瓦克聚醚改性有机硅sd中的至少一种，其中有机硅kp-140、有机硅jh-935、有机硅lm-110及有机硅sd均为商购。聚硅氧烷选自聚二甲基硅氧烷、甲基烷基聚硅氧烷、苯基聚三甲基硅氧烷、甲基乙烯基聚硅氧烷、及peg-8二甲硅油水溶性硅氧烷中的至少一种。在其中一个实施例中，粘接剂选自聚乙烯醇缩丁醛(pvb)、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、氢化蓖麻油及聚乙烯醇(pva)中的至少一种。丙烯酸酯选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯及2-甲基丙烯酸乙酯中的至少一种。聚甲基丙烯酸酯选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯及聚乙二醇甲基丙烯酸酯中的至少一种。在其中一个实施例中，塑化剂选自邻苯二甲酸二辛酯(dop)、邻苯二甲酸二丁酯(dbp)、聚乙二醇、二苯甲酸酯、硬脂酸丁酯及磷酸丙烯酯中的至少一种。聚乙二醇选自聚乙二醇550、聚乙二醇1000、聚乙二醇6000、及聚乙二醇10000中的至少一种。在其中一个实施例中，钇稳定氧化锆浆料的固含量为70～90％，粘度为180078cps～350102cps。上述钇稳定氧化锆浆料，以水作为主要溶剂，使用的有机溶剂毒性较低，具有环境友好、成本低廉的优势，较为环保；钇稳定氧化锆浆料的固含量为70～90％，浆料粘度为180078cps～350102cps，固含量较高，粘度较大，可以采用辊轧法，一步制备厚度为0.2毫米～0.5毫米的坯体，无需采用多层薄膜层叠的方式制备，简化了成型工艺；制备的坯体密度高，致密性较好。上述钇稳定氧化锆浆料的制备方法，包括如下步骤：步骤s110、将钇稳定氧化锆粉体、溶剂、表面活性剂及消泡剂混合后球磨6小时～24小时得到预混料。在其中一个实施例中，加入锆球进行球磨。进一步的，锆球与钇稳定氧化锆粉体的质量比为2：1～5：1。步骤s120、将增塑剂和粘接剂加入预混料中继续球磨8小时～24小时得到钇稳定氧化锆浆料。在其中一个实施例中，球磨结束后分离料球。步骤s130、将钇稳定氧化锆浆料真空脱泡30分钟～60分钟。在其中一个实施例中，在-0.06mpa～-0.09mpa的条件下真空脱泡。上述钇稳定氧化锆浆料的制备方法，操作简单。一种钇稳定氧化锆薄膜的制备方法，包括将上述的钇稳定氧化锆浆料经辊轧烘干成型得到钇稳定氧化锆坯体。优选的，钇稳定氧化锆坯体的厚度为0.2毫米～0.5毫米。优选的，辊轧时，控制辊轴间距为0.25毫米～0.62毫米，转速为100rpm～150rpm。优选的，烘干的温度为120℃～150℃，烘干的时间为60min～90min。上述钇稳定氧化锆坯体的制备方法，一步制备厚度为0.2毫米～0.5毫米的坯体，无需采用多层薄膜层叠的方式制备，简化了成型工艺，制备的坯体密度高，致密性较好。以下为具体实施例部分：以下实施例中的份数为质量份数。实施例1(1)浆料配制：将70份钇稳定氧化锆粉体，18份的溶剂、1份的蓖麻油、1份的聚二甲基硅氧烷混合后，加入140份的锆球，球磨12小时后，加入8份的乙基纤维素及2份的聚乙二醇550，继续球磨12小时，料球分离后得到钇稳定氧化锆浆料，将钇稳定氧化锆浆料在-0.06mpa下真空脱泡30分钟，其中溶剂包括30份的无水乙醇及70份的水，钇稳定氧化锆粉体中氧化锆与氧化钇的摩尔比为97：3。(2)控制辊轴间距为0.25mm，转速为140rpm，烘干的温度为120℃，烘干的时间为60min，将钇稳定氧化锆浆料经辊轧烘干，得到0.2mm厚的且压实的坯体，并按宽为140mm，长为140mm的尺寸进行切割，用于后续印刷电极。实施例2(1)浆料配制：将75份钇稳定氧化锆粉体，13.5份的溶剂、0.75份的三乙醇胺、0.75份的聚氧丙烯甘油醚混合后，加入225份的锆球，球磨8小时后，加入8份的聚乙烯醇及2份的dop，继续球磨16小时，料球分离后得到钇稳定氧化锆浆料，将钇稳定氧化锆浆料在-0.07mpa下真空脱泡30分钟，其中溶剂包括15份的醋酸正丙酯及85份的水，钇稳定氧化锆粉体中氧化锆与氧化钇的摩尔比为95：5。(2)控制辊轴间距为0.35mm，转速为130rpm，烘干的温度为130℃，烘干的时间为70min，将钇稳定氧化锆浆料经辊轧烘干，得到0.3mm厚的且压实的坯体，并按宽为140mm，长为140mm的尺寸进行切割，用于后续印刷电极。实施例3(1)浆料配制：将80份钇稳定氧化锆粉体，9.35份的溶剂、1.1份的苯乙烯丙烯酸共聚物、0.55份的聚醚改性有机硅lm-110混合后，加入320份的锆球，球磨24小时后，加入7.65份的pvb及1.35份的硬脂酸丁酯，继续球磨8小时，料球分离后得到钇稳定氧化锆浆料，将钇稳定氧化锆浆料在-0.08mpa下真空脱泡30分钟，其中溶剂包括20份的无水乙醇及80份的水，钇稳定氧化锆粉体中氧化锆与氧化钇的摩尔比为95：5。(2)控制辊轴间距为0.34mm，转速为130rpm，烘干的温度为130℃，烘干的时间为70min，将钇稳定氧化锆浆料经辊轧烘干，得到0.3mm厚的且压实的坯体，并按宽为140mm，长为140mm的尺寸进行切割，用于后续印刷电极。实施例4(1)浆料配制：将85份钇稳定氧化锆粉体，8.5份的溶剂、1份的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯盐、0.5份的甲基烷基聚硅氧烷混合后，加入425份的锆球，球磨18小时后，加入3.75份的羟丙基甲基纤维素及1.25份的聚乙二醇1000，继续球磨12小时，料球分离后得到钇稳定氧化锆浆料，将钇稳定氧化锆浆料在-0.08mpa条件下真空脱泡30分钟，其中溶剂包括10份的甘油及90份的水，钇稳定氧化锆粉体中氧化锆与氧化钇的摩尔比为92：8。(2)控制辊轴间距为0.51mm，转速为120rpm，烘干的温度为140℃，烘干的时间为80min，将钇稳定氧化锆浆料经辊轧烘干，得到0.4mm厚的且压实的坯体，并按宽为140mm，长为140mm的尺寸进行切割，用于后续印刷电极。实施例5(1)、将90份ysz粉体(氧化锆与氧化钇的摩尔比为95：5)、6.5份溶剂(醋酸正丙酯：水＝15:85)、0.5份表面活性剂(丙烯酸-丙烯酸酯共聚物)、0.5份消泡剂(甲基乙烯基聚硅氧烷)、450份锆球放入球磨罐中，球磨16小时。(2)、将2份粘接剂剂(乙基纤维素)和0.5份塑化剂(硬脂酸丁酯)加入球磨罐中，再次球磨16小时。(3)、球磨完成后，使用200目滤布过滤出料，测试浆料粘度。(4)、料球分离后得到钇稳定氧化锆浆料，将钇稳定氧化锆浆料在-0.09mpa条件下真空脱泡30分钟。(5)、控制辊轴间距为0.62mm，转速为100rpm，烘干的温度为150℃，烘干的时间为90min，将钇稳定氧化锆浆料经辊轧烘干，得到0.5mm厚的且压实的坯体，并按宽为140mm，长为140mm的尺寸进行切割，用于后续印刷电极。采用ndj旋转粘度仪测试实施例1～5得到的钇稳定氧化锆浆料的粘度，采用and浆料固含量检测仪测试实施例1～5得到的钇稳定氧化锆浆料的固含量，结果如表1所示：表1项次实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5固含量70％75％80％85％90％粘度(cps)180078221450264203310142350102图1为实施例2的坯体的sem图片，从图1可以看出，坯体的成瓷性良好，致密度高。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12