【国际领先】水热法生产纳米级氧化锆陶瓷材料新工艺

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氧化锆陶瓷材料被广泛应用于民用、工业等诸多领域

氧化锆陶瓷插芯可谓是光通信系统中最普遍和使用量最大的基础无源器件,其高硬度、高密度、耐高温,抗磁化、抗氧化、无磁、生物安全等优秀的理化特性也使其在不同工业、民用领域发挥作用。

国内厂家生产的氧化锆陶瓷粉体材料不能满足光纤插芯和高强度陶瓷系列产品,致使这一市场始终依赖国外进口

国内厂家(如广东东方锆业、宜兴亚洲锆业) 大部分用化学沉淀法工艺生产的YSZ材料,均属于低端材料,不能满足对原料性能的要求。所以国内制造高强度陶瓷产品的材料全部需要国外进口,比如国内的氧化锆陶瓷插芯一直依赖于掌握该技术的日本进口。

本技术团队攻克了水热合成法生产氧化钇稳定氧化锆纳米级陶瓷粉体材料(YSZ)的新工艺

目前,本团队为全球第二家掌握此技术的工业企业,超越了日本同行,比日企有着显著的技术优势和成本优势。其主要原理如下:

本技术采用水热合成技术生产YSZ粉体材料。水热法是指在一定温度和压力下进行反应,一些在常温常压下不能生成的反应在水热的条件下能很容易的实现。在本项目中,正是利用水热反应和水热结晶的原理来制备粉体。

第一步,水热合成:

这一步是利用NH4HCO3这种弱酸弱碱盐来取代传统的氨水来作为沉淀剂,可以使Zr4+以及掺杂的Y3+与NH4HCO3中的OH-离子缓慢的形成溶胶凝胶态的Zr(OH)4。这种胶体形式为超细粒子的制备打下良好基础。

第二步,水热结晶:

这种结晶方式区别于传统的高温煅烧法,是在溶液状态下完成的。在水热条件下的结晶非常均匀,完美,几乎没有晶体缺陷,而且没有团聚。

本技术方案已通过中试,进入生试阶段,可以量产

由表1可以看出,本工艺生产的粉体一次粒径可以达到10nm的微小数量级,粉体的一次粒径大小直接决定了粉体以及烧结制品的质量。

图1所示为广东东方锆业股份公司的产品,该企业为上市公司,采用传统的沉淀法生产氧化锆粉体,其产品粒径偏大在100nm左右,且有很明显的团聚。这些缺陷是沉淀法不可避免的,这些缺陷导致了烧结后晶粒大小不均,并且有杂质和气孔。因此其产品不能用于高档陶瓷产品。

本工艺生产的氧化锆粉体,如图2所示,几乎没有团聚,且一次粒径在20nm左右,烧结后的产品晶粒大小一致,无气孔和杂质,适合使用在高档陶瓷产品领域。

合作方式

本技术团队现已成立公司稳定经营,目前可接受的合作模式要有以下两种:

(1)现有公司愿意接受股权融资;

(2)希望与有实力的企业或投资人合作开发应用产品,目前主要的开发方向是手机结构件,已获得国家课题的支持,希望与有相应资金、渠道、生产条件的企业共同合作开发。

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