專利名稱：一種應(yīng)用zta材料制備沖壓模具的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用ZTA材料制備沖壓模具的方法，該沖壓模具為電池模具、醫(yī)藥行 業(yè)用藥片沖壓模具，屬于材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自從1975年澳大利亞學(xué)者Garvie首次提出利用Zr02相變增韌陶瓷的概念以來，氧化 鋯增韌氧化鋁(ZTA)陶瓷被證明具有較好的增韌效果。近年來，隨著納米復(fù)相陶瓷技術(shù) 的發(fā)展，ZTA納^t復(fù)相陶瓷的研究成為陶瓷材料領(lǐng)域研究的一大熱點(diǎn)，ZTA陶瓷既顯現(xiàn)出 氧化鋯陶瓷高韌性和高強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)，又保留了氧化鋁陶瓷高彈性模量和優(yōu)異耐磨性的特性。 專利名稱為"Zr02-Al203復(fù)合材料"，公開號為CN1268576C的中國發(fā)明專利提供了一種高 強(qiáng)度(最高抗彎強(qiáng)度可達(dá)1450MPa)和斷裂韌性(最高抗彎強(qiáng)度可達(dá)18.9 MPa'ml/2)，并 具有防止低溫老化能力的Zr02-Al203復(fù)合材料制備方法，這種陶瓷材料包括平均粒徑為 0.1 0.8微米，且含10 12mol。/。的Ce02和0.005 0.5mol。/oY203的Zr02第一相，0.1 0.8 微米Al203第二相，復(fù)合材料中Ab03第二相的含量為20 60 vol%，由于該材料中Zr02 的穩(wěn)定劑主要為Ce02，雖然Ce02穩(wěn)定Zr02有防止低溫老化作用，但是會降低復(fù)合材料的 硬度，影響其耐磨性。
中國發(fā)明專利申請CN1948756A公開了一種鉆井用高壓泥漿泵陶瓷缸套的制備方法， 以氧化鋯增韌氧化鋁為基體，并引入Zr02和Y2Cb-La203稀土復(fù)合添加劑等改性增韌，采 用等靜壓成型，常壓高溫抽屜窯燒成，該陶瓷缸套使用壽命長達(dá)到3000小時以上。該材料 的制備方法為將90 95。/。Al203， 0.1 3%ZrO2， 0.1 2% Y203-La203， 0.1 2%MgO， 0.1 2%BaO， 0.1 2%CaO， 0.1 2。/。Si02直接混料而成，由于該材料中Zr02含量只有0.1 3% 增韌效果有限；另外該材料加入了 MgO， BaO， CaO， &02等助燒劑，對該材料的耐磨性 能有影響。
D. Sarkar等(Influence of ZrO2 on the thermo-mechanical response of nano-ZTA. Ceramics International, 2007， 33(2): 255-261)通過溶膠凝膠法制備納米ZTA粉料，并研究了不同含量 Zr02對ZTA熱力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明當(dāng)Zr02含量為10mol%，燒結(jié)溫度為1550°C 時綜合性能最優(yōu)，ZTA的相對密度達(dá)98%，抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性分別達(dá)到740MPa和 6.7MPa.m1/2以上。然而該論文的ZTA材料中Zr02沒有添加任何的穩(wěn)定劑，四方氧化鋯在 應(yīng)力誘導(dǎo)下容易相變成單斜氧化鋯，并產(chǎn)生微裂紋，如果在長期的應(yīng)力作用下，將影響該材料的使用壽命。
目前國內(nèi)市售的堿性電池用國產(chǎn)合金鋼模具主要采用優(yōu)質(zhì)模具鋼和高速鋼制造，少量 采用釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷模具。雖然國產(chǎn)合金鋼模具售價只有進(jìn)口氧化鋁模具的1/6 1/8， 但是國產(chǎn)合金鋼模具耐磨性比進(jìn)口氧化鋁模具差得多，進(jìn)口氧化鋁陶瓷模具比合金鋼模具 壽命提高3 6倍，并且擠壓出的電極粉環(huán)質(zhì)量穩(wěn)定，即成型出的每個電極粉環(huán)重量和直徑 誤差小。目前進(jìn)口氧化鋁陶瓷模具使用壽命4 6個月，國產(chǎn)合金鋼模具使用壽命約1個月。 合金鋼模具由于耐磨性差，在沖壓過程中，金屬磨屑還會混入電極粉環(huán)中，容易造成電池 在以后的使用過程中電極內(nèi)部短路。國產(chǎn)釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷模具釆用釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷內(nèi) 芯與金屬外套裝配而成，氧化鋯硬度低，使用壽命也僅1 2個月，由于氧化鋯熱膨脹系數(shù) 是氧化鋁的兩倍，采用釔穩(wěn)定氧化鋯沖壓成型模具還容易造成電極粉環(huán)斷裂。進(jìn)口氧化鋁 陶瓷模具采用氧化鋁陶瓷內(nèi)芯與金屬外套裝配而成，該氧化鋁陶瓷采用低溫?zé)Y(jié)，具有晶 粒細(xì)、硬度高和耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)，但是其抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性比釔穩(wěn)定氧化鋯、ZTA材料 要低得多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種應(yīng)用ZTA材料制備耐磨性好和使用 壽命長的沖壓模具的方法。
本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種應(yīng)用ZTA材料制備沖壓模具的方法，包括如下步驟和工藝條件
(1) 釔穩(wěn)定氧化鋯溶膠的制備將市售ZrOCl2*8H20、 YC1^6H20和丙三醇混合，加 入蒸餾水制備成混合溶液，ZrOCl2*8H20、 YCb.6H20和丙三醇共同作為溶質(zhì)在混合溶液中 濃度為10g/L~70g/L，并攪拌均勻；加入氨水，直至溶液pl^9 10，生成Zr(OH)4禾卩Y(OH)3 沉淀；反復(fù)水洗、醇洗后得到釔穩(wěn)定氧化鋯混合溶膠；
(2) ZTA材料的制備將釔穩(wěn)定氧化鋯溶膠和納米級氧化鋁按ZTA粉料中八1203質(zhì)量 含量為70%~95%配比混合均勻，得混合懸浮液；將混合懸浮液經(jīng)干燥、煅燒至50(TC 900 'C，保溫1 3小時，得到ZTA粉料；
所述ZrOCl2*8H20與氨水反應(yīng)煅燒后得Zr02， YC13*6H20與氨水反應(yīng)煅燒后得Y203， Zr02與Y203的質(zhì)量和占ZTA粉料總質(zhì)量的5% 30%， Y203與Zr02的摩爾比(1~3): (97~99); 丙三醇的加入量為ZTA粉料總質(zhì)量的0%~1.0%;
(3) 沖壓模具的制備將步驟(2)所得的ZTA陶瓷粉料放入密封橡膠容器里，經(jīng)150MPa 250MPa等靜壓后，得到?jīng)_壓模具的生坯；將制備好的生坯在1500'C 160(TC燒成， 經(jīng)冷精加工后得到陶瓷內(nèi)芯；陶瓷內(nèi)芯與金屬外套配合成沖壓模具。
為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所述釔穩(wěn)定氧化鋯溶膠和納米級氧化鋁混合均勻通過球 磨30 40h實(shí)現(xiàn)。所述歩驟(1) ZrOa2*8H20、 YC13*6H20和丙三醇共同作為溶質(zhì)在混合溶 液中濃度優(yōu)選為20g/L~50g/L。所述歩驟(1)氨水通過蠕動泵向混合溶液中緩慢滴加。所 述步驟(1)的攪拌轉(zhuǎn)速為300 390r/min 。所述步驟(3)等靜壓的壓強(qiáng)優(yōu)選為 180MPa 200MPa。
本發(fā)明在納米氧化鋁中引入采用共沉淀法制備的納米級釔穩(wěn)定氧化鋯，通過設(shè)計適當(dāng) 的配方和工藝控制，制備出高強(qiáng)、高韌、耐磨、抗熱沖擊性良好的高性能氧化鋯增韌氧化 鋁復(fù)合材料，在此基礎(chǔ)上，與金屬外套配合成生產(chǎn)沖壓模具。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具
有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果
(1) 在納米氧化鋁中引入共沉淀方法制備的釔穩(wěn)定氧化鋯溶膠，由于納米氧化鋁的
位阻效應(yīng)，采用該方法可制得粒徑為6 12nm左右的釔穩(wěn)定氧化鋯，另外可以有效防止納 米氧化鋯的團(tuán)聚，并使氧化鋯均勻分散在氧化鋁中；
(2) 由于ZTA陶瓷材料既結(jié)合了氧化鋯的高強(qiáng)度和高韌性，又具有氧化鋁的優(yōu)異耐 磨性。采用ZTA陶瓷材料制備堿性電池和醫(yī)藥行業(yè)用藥片沖壓模具，大大增加了模具的耐 磨性和使用壽命。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一歩說明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí) 施例表述的范圍。 實(shí)施例1
第一歩按照97mol°/。Zr02+ 3mol°/。Y203的配比，稱取74.25g ZrOClr8H20和 4.32gYCl3.6H20，同時按照終產(chǎn)物ZTA粉料總質(zhì)量的0.7%加入1.05g丙三醇作為分散劑， 將三種試劑溶于200ml蒸餾水中；
第二歩按照第一步中加入的ZrOCl2*8H20、 YC13*6H20和丙三醇三種化學(xué)試劑的總質(zhì) 量將上述溶液再次加蒸餾水稀釋成濃度為50g/L的溶液，強(qiáng)力攪拌(轉(zhuǎn)速為370r/min) 2h， 之后在強(qiáng)力攪拌的同時用蠕動泵向其中緩慢滴加氨水，至溶液pl^9.3，生成氫氧化鋯和氫 氧化釔的混合溶膠；
第三歩將制備好的溶膠反復(fù)水洗，用AgN03溶液檢驗(yàn)至溶膠中不存在Cl—為止；之后用無水乙醇洗兩次；
第四步按照Al203與Zr02+Y203總質(zhì)量百分比為80%: 20%的比例，稱取納米八1203
粉料120g，將A1203粉料與30g釔穩(wěn)定氧化鋯溶膠在滾磨機(jī)上球磨30h;
第五步將第四步所混好的兩相懸浮液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，除去無水乙醇，放入烘箱中干燥 12小時；
第六歩將第五步得到的粉料研磨過100目篩后放入剛玉坩堝中，煅燒至60(TC，保 溫2h，得ZTA粉料，經(jīng)檢測，本例制得粒徑為9nm左右的釔穩(wěn)定氧化鋯；
第七歩將第六步得到的ZTA陶瓷粉料放入密封橡膠容器里，經(jīng)200MPa等靜壓后， 得到?jīng)_壓模具的生坯；
第八歩將第七步制備好的生坯在160(TC燒成，保溫2h;
第九步將第八步制得的燒后陶瓷經(jīng)冷精加工后得到陶瓷內(nèi)芯；陶瓷內(nèi)芯與金屬外套
配合成5號堿性電池沖壓模具。
第十歩經(jīng)過加工處理，進(jìn)行性能測試。采用排水法測定試樣的體積密度；采用三點(diǎn)
抗彎法測定試樣的斷裂強(qiáng)度；采用單邊切口梁法測定試樣的斷裂韌性，切口寬小于0.2mm， 加載速度0.05 mm/min，跨距30mm;采用維氏硬度儀測定試樣的硬度；采用球盤法測定試 樣的磨損率，測試條件為轉(zhuǎn)速250 r/min,行程4000 m，載荷20 N。
經(jīng)過上述方法制備的試樣相對密度為99.2%，斷裂韌性為12.7 MPa . m1/2，抗彎強(qiáng)度為 831MPa，硬度為17.3GPa，磨損率為7.3 X 10—8mm3/Nm。采用本實(shí)施例ZTA材料制備5號 堿性電池沖壓模具在連續(xù)沖壓使用條件下使用壽命為122天；金屬合金模具以及釔穩(wěn)定氧 化鋯模具在相同條件下的使用壽命分別為30天和45天。
實(shí)施例2
第一歩按照97.5mol%Zr02+ 2.5mol%Y203的配比，稱取74.94g ZrOCl2'8H20和3.62g YC13'6H20，同時按照終產(chǎn)物ZTA粉料總質(zhì)量的0.5。/。加入丙三醇0.75g作為分散劑，將三 種試劑溶于200ml蒸餾水中；
第二歩按照歩驟一中加入的ZrOCl2'8H20、 YC1^6H20和丙三醇三種化學(xué)試劑的總質(zhì) 量將上述溶液再次加蒸餾水稀釋成濃度為40g/L的溶液，強(qiáng)力攪拌(轉(zhuǎn)速為3卯r/min) 2h， 之后在強(qiáng)力攪拌的同時用蠕動泵向其中緩慢滴加氨水，至溶液pl^9.0，生成氫氧化鋯和氫 氧化釔的混合溶膠；
重復(fù)實(shí)例1中第二步至第五歩的操作；第六歩將第五歩得到的粉料研磨過100目篩后放入剛玉坩堝中，煅燒至800°C，保 溫2h，得ZTA粉料，經(jīng)檢測，本例制得粒徑為12nm左右的釔穩(wěn)定氧化鋯； 重復(fù)實(shí)例1中第七步操作；
第八步將第七步所得試樣在155(TC燒成，保溫lh;
重復(fù)實(shí)例1中第九歩和第十步操作。
經(jīng)過上述方法制備的試樣相對密度為99.4%，抗彎強(qiáng)度為776MPa，斷裂韌性為12.1 MPa . m1/2，硬度為17.7 GPa，磨損率為5.9X 10-7mm3/Nm.采用本實(shí)施例ZTA材料制備5 號堿性電池沖壓模具在連續(xù)沖壓使用條件下使用壽命為115天。
實(shí)施例3
第一歩按照98mol°/。Zr02+ 2mol%Y203的配比，稱取75.63g ZrOCl2'8H20和2.91g YC13 6H20,同時按照終產(chǎn)物ZTA粉料總質(zhì)量的1.0%加入丙三醇1.5g作為分散劑，將三種試 劑溶于200ml蒸餾水中；
第二歩按照歩驟一中加入的ZrOCl2，8H20、 YC&6H20和丙三醇三種化學(xué)試劑的總質(zhì) 量將上述溶液再次加蒸餾水稀釋成濃度為70g/L的溶液，強(qiáng)力攪拌(轉(zhuǎn)速為320r/min) 2h， 之后在強(qiáng)力攪拌的同時用蠕動泵向其中緩慢滴加氨水，至溶液pt^9.7，生成氫氧化鋯和氫 氧化釔的混合溶膠；
重復(fù)實(shí)例1中第三步至第五步操作；
第六歩將第五歩得到的粉料研磨過100目篩后放入剛玉坩堝中，煅燒至900°C，保 溫3h，得ZTA粉料；
第七歩將第六步得到的ZTA陶瓷粉料放入密封橡膠容器里，經(jīng)180MPa等靜壓后， 得到?jīng)_壓模具的生坯；
重復(fù)實(shí)例1中第八步、第九歩和第十步操作。
經(jīng)過上述方法制備的試樣相對密度為98.8%，抗彎強(qiáng)度為835MPa，斷裂韌性為12.7 MPa . m1/2，硬度為16.8 GPa，磨損率為5.9X 10—7mm3/Nm。采用本實(shí)施例ZTA材料制備5 號堿性電池沖壓模具在連續(xù)沖壓使用條件下使用壽命為108天。
實(shí)施例4
第-一歩按照97.5mol。/oZr02+2.5molo/oY203的配比，稱取74.94g ZrOCl2'8H20禾卩3.62g YCly6H20，將兩種試劑溶于200ml蒸餾水中；第二歩按照步驟一中加入的ZrOCl2*8H20、 YC13*6H20 二種化學(xué)試劑的總質(zhì)量將上述 溶液再次加蒸餾水稀釋成濃度為10g/L的溶液，強(qiáng)力攪拌(轉(zhuǎn)速為370r/min) 2h，之后在 強(qiáng)力攪拌的同時用蠕動泵向其中緩慢滴加氨水，至溶液p^^9.3，生成氫氧化鋯和氫氧化釔 的混合溶膠；
重復(fù)實(shí)例1中第三步至第六歩操作；
第七步將第六步得到的ZTA陶瓷粉料放入密封橡膠容器里，經(jīng)250MPa等靜壓后， 得到?jīng)_壓模具的生坯；
第八歩將第七步所得試樣在150(TC燒成，保溫3h;
重復(fù)實(shí)例1中第九歩和第十步操作。
經(jīng)過上述方法制備的試樣相對密度為95.6%，抗彎強(qiáng)度為650MPa，斷裂韌性為9.7 MPa .m1/2，硬度為15.0 GPa，磨損率為9.9X l(T7mm3/Nm。采用本實(shí)施例ZTA材料制備5號 堿性電池沖壓模具在連續(xù)沖壓使用條件下使用壽命為103天。
實(shí)施例5
第一歩按照99mol%Zr02+ lmol%Y203的配比，稱取57.77g ZrOCl2'8H20和1.10g YC13'6H20，同時按照終產(chǎn)物ZTA粉料總質(zhì)量的0.3。/。加入丙三醇0.45g作為分散劑，將三 種試劑溶于200ml蒸餾水中；
第二歩按照歩驟一中加入的ZrOCl2*8H20、 YC13*6H20和丙三醇三種化學(xué)試劑的總質(zhì) 量將上述溶液再次加蒸餾水稀釋成濃度為20g/L的溶液，強(qiáng)力攪拌(轉(zhuǎn)速為300r/min) 2h， 之后在強(qiáng)力攪拌的同時用蠕動泵向其中緩慢滴加氨水，至溶液pH=10.0，生成氫氧化鋯和 氫氧化釔的混合溶膠；
重復(fù)實(shí)例1中第三步操作；
第四歩按照A1203與Zr02+ Y203總質(zhì)量百分比為85%: 15%的比例的配比稱取納米 A1203粉料127.5g,將A1203粉料與22.5g釔穩(wěn)定氧化鋯溶膠在滾磨機(jī)上球磨35h; 重復(fù)實(shí)例1中第五步和第六歩操作；
將第六歩得到的ZTA陶瓷粉料放入密封橡膠容器里，經(jīng)150MPa等靜壓后，得到?jīng)_壓 模具的生坯；
重復(fù)實(shí)例1中第八步；
第九歩將第八步制得的陶瓷試樣經(jīng)冷精加工后得到陶瓷內(nèi)芯；陶瓷內(nèi)芯與金屬外套 配合成7號堿性電池沖壓模具。重復(fù)實(shí)例1中第十步操作；
經(jīng)過上述方法制備的試樣相對密度為99.3%，抗彎強(qiáng)度為882MPa，斷裂韌性為14.5MPa m1/2，硬度為17.5GPa,磨損率為1.0X 10—7mm3/Nm.采用本實(shí)施例ZTA材料制備7號堿 性電池沖壓模具在連續(xù)沖壓使用條件下使用壽命為128天。
實(shí)施例6
第一歩按照97.5mol%Zr02+ 2.5mol%Y203的配比，稱取56.20g ZrOCl2'8H20和2.71g YC13.6H20，同時按照終產(chǎn)物ZTA粉料總質(zhì)量的0.5Q/。加入丙三醇0.75g作為分散劑，將三 種試劑溶于200ml蒸餾水中；
重復(fù)實(shí)例2中第二步操作；
重復(fù)實(shí)例1中第三歩操作；
重復(fù)實(shí)例5中第四步操作；
重復(fù)實(shí)例2中第五歩至第十歩操作。
經(jīng)過上述方法制備的試樣相對密度為98.4%，抗彎強(qiáng)度為791MPa，斷裂韌性為11.8MPa .m1/2，硬度為16.8GPa，磨損率為6.0X l(T7mm3/Nm.采用本實(shí)施例ZTA材料制備5號堿 性電池沖壓模具在連續(xù)沖壓使用條件下使用壽命為97天。
實(shí)施例7
第一步按照97mol%Zr02+ 3moI%Y203的配比，稱取74.25g ZrOCl2'8H20和4.32g YC13*6H20，同時按照預(yù)制備ZTA粉料總量的0.5%加入丙三醇0.75g作為分散劑，將三種 試劑溶于200ml蒸餾水中；
第二步按照歩驟一中加入的ZrOCl2*8H20、 YCI3*6H20和丙三醇三種化學(xué)試劑的總質(zhì) 量將上述溶液再次加蒸餾水稀釋成濃度為30g/L的溶液，強(qiáng)力攪拌(轉(zhuǎn)速為370r/min) 2h， 之后在強(qiáng)力攪拌的同時用蠕動泵向其中緩慢滴加氨水，至溶液pH-9.7，生成氫氧化鋯和氫 氧化釔的混合溶膠；
重復(fù)實(shí)例1中第三步操作；
第四歩按照A1203與Zr02+ Y203總質(zhì)量百分比為70%: 30%的比例的配比稱取納米 A1203粉料105g，將A1203粉料與45g釔穩(wěn)定氧化鋯溶膠在滾磨機(jī)上球磨40h; 重復(fù)實(shí)例1中第五歩操作；
第六歩將第五歩得到的粉料研磨過100目篩后放入剛玉坩堝中，煅燒至50(TC，保溫3h，得ZTA粉料，經(jīng)檢測，本例制得粒徑為6mn左右的釔穩(wěn)定氧化鋯；
將第六歩得到的ZTA陶瓷粉料放入密封橡膠容器里，經(jīng)250MPa等靜壓后，得到?jīng)_壓
模具的生坯；
重復(fù)實(shí)例4中第八步、第九歩和第十步操作。
經(jīng)過上述方法制備的試樣相對密度為97.1%，抗彎強(qiáng)度為720 MPa，斷裂韌性為10.2 MPa . ml/2，硬度為15.0GPa，磨損率為2.7X l(T6mm3/Nm。采用本實(shí)施例ZTA材料制備5 號堿性電池沖壓模具在連續(xù)沖壓使用條件下使用壽命為77天。
實(shí)施例8
第一歩按照99mol%Zr02+ lmol%Y203的配比，稱取38.52g ZrOCl2*8H20和0.73g YC13*6H20，同時按照終產(chǎn)物ZTA粉料總質(zhì)量的0.3。/。加入丙三醇0.45g作為分散劑，將三 種試劑溶于200ml蒸餾水中；
第二歩按照步驟一中加入的ZrOCl2*8H20、 YC1^6H20和丙三醇三種化學(xué)試劑的總質(zhì) 量將上述溶液再次加蒸餾水稀釋成濃度為20g/L的溶液，強(qiáng)力攪拌(轉(zhuǎn)速為360r/min) 2h， 之后在強(qiáng)力攪拌的同時用蠕動泵向其中緩慢滴加氨水，至溶液pH=10.0，生成氫氧化鋯和 氫氧化釔的混合溶膠；
重復(fù)實(shí)例1中第三步操作；
第四步按照八1203與2^)2+ ￥203總質(zhì)量百分比為95%: 5%的比例的配比稱取納米 A1203粉料135g，將A1203粉料與15g釔穩(wěn)定氧化鋯溶膠在滾磨機(jī)上球磨35h; 重復(fù)頭'例1中第五歩和第六歩操作； 重復(fù)實(shí)例5中第七步至第十歩操作；
經(jīng)過上述方法制備的試樣相對密度為93.4%，抗彎強(qiáng)度為545MPa，斷裂韌性為5.5MPa .m1/2，硬度為15.7GPa，磨損率為8.0X l(T6mm3/Nm。采用本實(shí)施例ZTA材料制備7號堿 性電池沖壓模具在連續(xù)沖壓使用條件下使用壽命為80天。
權(quán)利要求
1. 一種應(yīng)用ZTA材料制備沖壓模具的方法，其特征在于包括如下步驟和工藝條件(1)釔穩(wěn)定氧化鋯溶膠的制備將市售ZrOCl2·8H2O、YCl3·6H2O和丙三醇混合，加入蒸餾水制備成混合溶液，ZrOCl2·8H2O、YCl3·6H2O和丙三醇共同作為溶質(zhì)在混合溶液中濃度為10g/L～70g/L，并攪拌均勻；加入氨水，直至溶液pH＝9～10，生成Zr(OH)4和Y(OH)3沉淀；反復(fù)水洗、醇洗后得到釔穩(wěn)定氧化鋯混合溶膠；(2)ZTA材料的制備將釔穩(wěn)定氧化鋯溶膠和納米級氧化鋁按ZTA粉料中Al2O3質(zhì)量含量為70％～95％配比混合均勻，得混合懸浮液；將混合懸浮液經(jīng)干燥、煅燒至500℃～900℃，保溫1～3小時，得到ZTA粉料；所述ZrOCl2·8H2O與氨水反應(yīng)煅燒后得ZrO2，YCl3·6H2O與氨水反應(yīng)煅燒后得Y2O3，ZrO2與Y2O3的質(zhì)量和占ZTA粉料總質(zhì)量的5％～30％，Y2O3與ZrO2的摩爾比(1～3)∶(97～99)；丙三醇的加入量為ZTA粉料總質(zhì)量的0％～1.0％；(3)沖壓模具的制備將步驟(2)所得的ZTA陶瓷粉料放入密封橡膠容器里，經(jīng)150MPa～250MPa等靜壓后，得到?jīng)_壓模具的生坯；將制備好的生坯在1500℃～1600℃燒成，經(jīng)冷精加工后得到陶瓷內(nèi)芯；陶瓷內(nèi)芯與金屬外套配合成沖壓模具。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用ZTA材料制備沖壓模具的方法，其特征在于所述釔 穩(wěn)定氧化鋯溶膠和納米級氧化鋁混合均勻，通過球磨30 40h實(shí)現(xiàn)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用ZTA材料制備沖壓模具的方法，其特征在于所述步 驟(1) ZrOCl2*8H20、 YC13*6H20和丙三醇共同作為溶質(zhì)在混合溶液中濃度為20g/L~50g/L。
4、 根據(jù)權(quán)利要求I所述的應(yīng)用ZTA材料制備沖壓模具的方法，其特征在于所述步 驟(1)氨水通過蠕動泵向混合溶液中緩慢滴加。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用ZTA材料制備沖壓模具的方法，其特征在于所述步 驟(1)的攪拌轉(zhuǎn)速為300 390r/min。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用ZTA材料制備沖壓模具的方法，其特征在于所述歩 驟(3)等靜壓的壓強(qiáng)為180MPa 200MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用ZTA材料制備沖壓模具的方法。該方法采用共沉淀法制備氫氧化鋯和氫氧化釔溶膠，然后將釔穩(wěn)定氧化鋯溶膠和納米級氧化鋁按ZTA粉料中Al₂O₃質(zhì)量含量為70％～95％配比混合均勻，在500℃～900℃溫度范圍煅燒，制備出氧化鋯分散均勻的ZTA粉料；再經(jīng)過150MPa～250MPa等靜壓成型后在1500℃～1600℃燒成氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷。采用該方法制備的ZTA材料具有高強(qiáng)度、高斷裂韌性、高硬度，耐高溫、耐腐蝕和耐磨損等優(yōu)點(diǎn)。采用ZTA陶瓷材料制備堿性電池和醫(yī)藥行業(yè)用藥片沖壓模具，大大增加了模具的耐磨性和使用壽命。
文檔編號C04B35/10GK101289320SQ200810028209
公開日2008年10月22日 申請日期2008年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月21日
發(fā)明者明 呂, 吳建青, 娟 王, 饒平根 申請人:華南理工大學(xué)