一种抗水性氧化锆陶瓷品保护体及光纤陶瓷插芯的制作方法

文档序号:12882051阅读:165来源:国知局

本发明涉及一种抗水性氧化锆陶瓷品保护体及光线陶瓷插芯,属于陶瓷品制备领域。



背景技术:

目前,氧化锆陶瓷在工业民用领域应用日益广泛,由于氧化锆陶瓷可以在强度和韧性要求高的环境条件下使用,因此,氧化锆陶瓷经常被用于制造薄片、基片、衬垫或其他厚度较小的片材。

这些片材不仅可以作为结构部件使用,如应用于工艺品和机械部件等领域,而且还广泛引用于电子设备微小型化的电子元件中,如,平板式氧传感器和电路板基板等,以及超大规模集成电路中,因此,这些氧化锆陶瓷片材具有非常广阔的应用前景。

然而,现有的氧化锆陶瓷片材不能与热水长时间接触,长时间接触后,容易发生裂解的现象。尤其是在200℃的温度下,裂解速度非常明显,从而会影响陶瓷片材的正常使用。

因此有必要设计一种抗水性氧化锆陶瓷品保护体,以克服上述问题。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷,提供了一种抗水性氧化锆陶瓷品保护体,其可使氧化锆陶瓷品具有优良的抗水性能,能有效的解决陶瓷品与热水长时间接触发生裂解的问题。

本发明是这样实现的:

本发明提供一种抗水性氧化锆陶瓷品保护体,包括第一保护层和第二保护层,所述第一保护层覆盖于陶瓷品表面,所述第二保护层覆盖于所述第一保护层上;

其中,所述第一保护层由质量百分比含量分别为5%-10%氧化硅、5%-8%氧化钇以及85%-90%氧化锆组成,所述第二保护层由质量百分比含量分别为2%-5%氧化钛、1%-2%氧化钇、3%-5%氧化镧以及88%-92%氧化锆组成;

所述第一保护层的覆盖厚度分别为10-20nm,所述第二保护层的覆盖厚度分别为20-30nm。

进一步地,所述第一保护层在至少1500℃的温度下,覆设于陶瓷品外表面;所述第二保护层,在至少1500℃的温度下,覆设于所述第一保护层表面。

进一步地,在所述第一保护层中,氧化钇分布于氧化锆的表面,所述第一保护层中添加有纳米级金属镁和铝金属纤维。

进一步地,在所述第二保护层中,氧化钛、氧化镧以及氧化钇均分布于氧化锆的表面,所述第二保护层中添加有纳米级金属镁和铝金属纤维。

进一步地,所述第一保护层由质量百分比含量分别为6%氧化硅、6%氧化钇以及88%氧化锆组成。

进一步地,所述第二保护层由质量百分比含量分别为2%氧化钛、2%氧化钇、4%氧化镧以及92%氧化锆组成。

进一步地,所述第一保护层与所述第二保护层的覆盖厚度分别为15nm和25nm。

为解决上述技术问题本实施例还提一种陶瓷光纤插芯,所述光纤陶瓷插芯在烧制时表面涂覆有权利要求上述所述的抗水性氧化锆陶瓷品保护体。

本发明具有以下有益效果:

所述抗水性氧化锆陶瓷品保护体包括第一保护层和第二保护层,所述第一保护层由质量百分比含量分别为5%-10%氧化硅、5%-8%氧化钇以及85%-90%氧化锆组成,所述第二保护层由质量百分比含量分别为2%-5%氧化钛、1%-2%氧化钇、3%-5%氧化镧以及88%-92%氧化锆组成;所述第一保护层的覆盖厚度分别为10-20nm,所述第二保护层的覆盖厚度分别为20-30nm所述第一保护层覆盖于陶瓷品表面,所述第二保护层覆盖于所述第一保护层上。通过上述成分制备的抗水性氧化锆陶瓷品保护体,其可使氧化锆陶瓷品具有优良的抗水性能,可以抵抗温度达200℃的水,不会发生裂解,因此能有效的解决陶瓷品与热水长时间接触发生裂解的问题。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种抗水性氧化锆陶瓷品保护体,包括第一保护层和第二保护层,所述第一保护层覆盖于陶瓷品表面,所述第二保护层覆盖于所述第一保护层上。其中,所述第一保护层由质量百分比含量分别为5%-10%氧化硅、5%-8%氧化钇以及85%-90%氧化锆组成,所述第二保护层由质量百分比含量分别为2%-5%氧化钛、1%-2%氧化钇、3%-5%氧化镧以及88%-92%氧化锆组成。所述第一保护层的覆盖厚度分别为10-20nm,所述第二保护层的覆盖厚度分别为20-30nm。

所述第一保护层在至少1500℃的温度下,覆设于陶瓷品外表面;所述第二保护层,在至少1500℃的温度下,覆设于所述第一保护层表面,从而可以可增加陶瓷品抗水性能。

其中,在所述第一保护层中,氧化钇分布于氧化锆的表面,所述第一保护层中添加有纳米级金属镁和铝金属纤维,在第一保护层烧制的过程中,纳米级金属镁会气化形成孔洞,方便氧化锆膨胀,而铝金属纤维在烧制时,会熔融并连通金属镁形成的孔洞,使得整个第一保护层的整体强度变高,从而增强了陶瓷品的整体强度。

进一步地,在所述第二保护层中,氧化钛、氧化镧以及氧化钇均分布于氧化锆的表面,所述第二保护层中添加有纳米级金属镁和铝金属纤维。在第二保护层烧制的过程中,纳米级金属镁会气化形成孔洞,方便氧化锆膨胀,而铝金属纤维在烧制时,会熔融并连通金属镁形成的孔洞,使得整个第二保护层的整体强度变高,从而增强了陶瓷品的整体强度。

在本较佳实施例中,所述第一保护层由质量百分比含量分别为6%氧化硅、6%氧化钇以及88%氧化锆组成。所述第二保护层由质量百分比含量分别为2%氧化钛、2%氧化钇、4%氧化镧以及92%氧化锆组成。所述第一保护层与所述第二保护层的覆盖厚度分别为15nm和25nm。

以下通过多个实施例进行具体说明:

实施例一:

在1600℃的温度下,在陶瓷品外覆设第一保护层,其中各个物质的质量百分比含量分别为5%氧化硅、5%氧化钇以及90%氧化锆,氧化钇分布于氧化锆的表面,所述第一保护层中添加有少量纳米级金属镁和铝金属纤维;然后,在第一保护层外覆设所述第二保护层,所述第二保护层中各个物质的质量百分比含量分别为2%氧化钛、2%氧化钇、5%氧化镧以及91%氧化锆,氧化钛、氧化镧以及氧化钇均分布于氧化锆的表面,所述第一保护层中添加有少量纳米级金属镁和铝金属纤维。金属镁的熔点为648~1107摄氏度,在超过1107摄氏度以上的温度时金属镁会发生燃烧气化,在陶瓷内部形成孔洞,而氧化锆低温时为单斜晶系,在1100℃以上形成四方晶型,此时氧化锆陶瓷制品的体积会发生较大的改变,而镁金属气化形成的孔洞,为氧化锆的膨胀提供了空间,使氧化锆能够对内进行膨胀,减少氧化锆对外膨胀造成的陶器外形发生形变度。金属铝纤维的熔点为660℃,沸点2327℃。在烧制陶器的过程中金属铝在金属铝气化时,形成熔融液,在金属镁气化形成的高压下,进行流动连通由金属镁气化形成的空间,使陶器内部形成由镂空的金属骨架,使烧制完成的陶器的坚固性得到大大的提升,改变陶瓷易碎的特性。

经试验检测,覆设有抗水性氧化锆陶瓷品保护体的陶瓷品,在200℃的温水中,保持完好的时间为220小时。在220℃的温水中,保持完好的时间为180小时。在230℃的温水中,保持完好的时间为160小时。

实施例二:

在1700℃的温度下,在陶瓷品外覆设第一保护层,其中各个物质的质量百分比含量分别为8%氧化硅、7%氧化钇以及85%氧化锆,氧化钇分布于氧化锆的表面,所述第一保护层中添加有少量纳米级金属镁和铝金属纤维;然后,在第一保护层外覆设所述第二保护层,所述第二保护层中各个物质的质量百分比含量分别为5%氧化钛、2%氧化钇、3%氧化镧以及90%氧化锆,氧化钛、氧化镧以及氧化钇均分布于氧化锆的表面,所述第二保护层中添加有少量纳米级金属镁和铝金属纤维。金属镁的熔点为648~1107摄氏度,在超过1107摄氏度以上的温度时金属镁会发生燃烧气化,在陶瓷内部形成孔洞,而氧化锆低温时为单斜晶系,在1100℃以上形成四方晶型,此时氧化锆陶瓷制品的体积会发生较大的改变,而镁金属气化形成的孔洞,为氧化锆的膨胀提供了空间,使氧化锆能够对内进行膨胀,减少氧化锆对外膨胀造成的陶器外形发生形变度。金属铝纤维的熔点为660℃,沸点2327℃。在烧制陶器的过程中金属铝在金属铝气化时,形成熔融液,在金属镁气化形成的高压下,进行流动连通由金属镁气化形成的空间,使陶器内部形成由镂空的金属骨架,使烧制完成的陶器的坚固性得到大大的提升,改变陶瓷易碎的特性。

经试验检测,覆设有抗水性氧化锆陶瓷品保护体的陶瓷品,在200℃的温水中,保持完好的时间为225小时。在220℃的温水中,保持完好的时间为189小时。在230℃的温水中,保持完好的时间为166小时。

实施例三:

在1800℃的温度下,在陶瓷品外覆设第一保护层,其中各个物质的质量百分比含量分别为10%氧化硅、5%氧化钇以及85%氧化锆,氧化钇分布于氧化锆的表面,所述第一保护层中添加有少量纳米级金属镁和铝金属纤维;然后,在第一保护层外覆设所述第二保护层,所述第二保护层中各个物质的质量百分比含量分别为4%氧化钛、2%氧化钇、5%氧化镧以及89%氧化锆,氧化钛、氧化镧以及氧化钇均分布于氧化锆的表面,所述第二保护层中添加有少量纳米级金属镁和铝金属纤维。金属镁的熔点为648~1107摄氏度,在超过1107摄氏度以上的温度时金属镁会发生燃烧气化,在陶瓷内部形成孔洞,而氧化锆低温时为单斜晶系,在1100℃以上形成四方晶型,此时氧化锆陶瓷制品的体积会发生较大的改变,而镁金属气化形成的孔洞,为氧化锆的膨胀提供了空间,使氧化锆能够对内进行膨胀,减少氧化锆对外膨胀造成的陶器外形发生形变度。金属铝纤维的熔点为660℃,沸点2327℃。在烧制陶器的过程中金属铝在金属铝气化时,形成熔融液,在金属镁气化形成的高压下,进行流动连通由金属镁气化形成的空间,使陶器内部形成由镂空的金属骨架,使烧制完成的陶器的坚固性得到大大的提升,改变陶瓷易碎的特性。

经试验检测,覆设有抗水性氧化锆陶瓷品保护体的陶瓷品,在200℃的温水中,保持完好的时间为211小时。在220℃的温水中,保持完好的时间为182小时。在230℃的温水中,保持完好的时间为162小时。

实施例四:

在2000℃的温度下,在陶瓷品外覆设第一保护层,其中各个物质的质量百分比含量分别为7%氧化硅、8%氧化钇以及85%氧化锆,氧化钇分布于氧化锆的表面,所述第一保护层中添加有少量纳米级金属镁和铝金属纤维;然后,在第一保护层外覆设所述第二保护层,所述第二保护层中各个物质的质量百分比含量分别为3%氧化钛、1%氧化钇、5%氧化镧以及91%氧化锆,氧化钛、氧化镧以及氧化钇均分布于氧化锆的表面,所述第一和第二保护层中添加有少量纳米级金属镁和铝金属纤维。金属镁的熔点为648~1107摄氏度,在超过1107摄氏度以上的温度时金属镁会发生燃烧气化,在陶瓷内部形成孔洞,而氧化锆低温时为单斜晶系,在1100℃以上形成四方晶型,此时氧化锆陶瓷制品的体积会发生较大的改变,而镁金属气化形成的孔洞,为氧化锆的膨胀提供了空间,使氧化锆能够对内进行膨胀,减少氧化锆对外膨胀造成的陶器外形发生形变度。金属铝纤维的熔点为660℃,沸点2327℃。在烧制陶器的过程中金属铝在金属铝气化时,形成熔融液,在金属镁气化形成的高压下,进行流动连通由金属镁气化形成的空间,使陶器内部形成由镂空的金属骨架,使烧制完成的陶器的坚固性得到大大的提升,改变陶瓷易碎的特性。

经试验检测,覆设有抗水性氧化锆陶瓷品保护体的陶瓷品,在200℃的温水中,保持完好的时间为215小时。在220℃的温水中,保持完好的时间为185小时。在230℃的温水中,保持完好的时间为164小时。

综上所述,所述抗水性氧化锆陶瓷品保护体包括第一保护层和第二保护层,所述第一保护层由质量百分比含量分别为5%-10%氧化硅、5%-8%氧化钇以及85%-90%氧化锆组成,所述第二保护层由质量百分比含量分别为2%-5%氧化钛、1%-2%氧化钇、3%-5%氧化镧以及88%-92%氧化锆组成;所述第一保护层的覆盖厚度分别为10-20nm,所述第二保护层的覆盖厚度分别为20-30nm所述第一保护层覆盖于陶瓷品表面,所述第二保护层覆盖于所述第一保护层上。通过上述成分制备的抗水性氧化锆陶瓷品保护体,其可使氧化锆陶瓷品具有优良的抗水性能,可以抵抗温度达200℃的水,不会发生裂解,因此能有效的解决陶瓷品与热水长时间接触发生裂解的问题。

实施例五:

本实施例中光纤陶瓷插芯在烧制时,其表面均涂覆由实施例一至四所述的抗水性氧化锆陶瓷品保护体。

涂覆有抗水性氧化锆陶瓷品保护体的光线陶瓷插芯通过上述成分制备的抗水性氧化锆陶瓷品保护体,其可使氧化锆陶瓷品具有优良的抗水性能,可以抵抗温度达200℃的水,不会发生裂解,因此能有效的解决陶瓷品与热水长时间接触发生裂解的问题。同时,抗水性氧化锆陶瓷品保护体中的金属镁及金属铝的添加,使光纤陶瓷插芯具有更高的物理强度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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