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防静电材料在航空航天、石油化工、电子、纺织等领域具有十分广泛的应用。目前投入到工程应用的防静电材料主要包括高分子复合材料、防静电釉,但是高分子材料耐磨耐高温性能差,防静电釉制品气孔率高,应用范围窄,在一些条件相对苛刻环境中,不能满足要求。氧化锆陶瓷具有优异的力学性能,强度大、硬度高、韧性好,且具有良好的耐高温、耐磨损、耐腐蚀性能,并且生产工艺成熟,应用十分广泛。本文针对氧化锆陶瓷在常温条件下的绝缘性,以期制备出防静电性能与力学性能兼具的防静电陶瓷,分别从四个方面对氧化锆陶瓷表层表面进行结构设计:采用Fe高温浸渗、溶液浸渗、真空渗碳及表面涂层改性方法制备3Y-TZP基防静电陶瓷,研究了表面电阻率及硬度的变化规律,并采用XRD、SEM/EDS及XPS方法对其防静电机理进行了深入分析。采用还原Fe粉包埋3Y-TZP陶瓷,在高温条件下浸渗,通过控制Fe高温浸渗的温度与时间,发现随着浸渗温度升高,浸渗时间延长,表面电阻率快速下降。在1000℃浸渗4h,表面电阻率由1014Ω/□以上降低至8.3×107Ω/□,表面硬度由12.7GPa降低至11.23GPa。分析了防静电机理,发现Fe元素在氧化锆陶瓷表层基体中主要以单质Fe、FeO、Fe304的形式存在于晶界及晶体孔隙中。采用Fe(NO3)3水溶液浸渗3Y-TZP陶瓷预烧坯体,通过控制溶液浓度、温度、浸渗时间及坯体厚度,制得3Y-TZP基防静电陶瓷,表面电阻率可降低至3.7×106Ω/□,且表面硬度均出现明显下降,降低幅度较大。研究发现坯体厚度对表面电阻率、硬度影响不大,对Fe元素引入量有明显影响。Fe主要以FeO、Fe203形式存在于陶瓷表层基体中。在高温条件下,采用真空渗碳方法,通过控制渗碳温度与时间,发现随着渗碳温度升高,渗碳时间延长,表面电阻率降逐渐降低,表面硬度增大,在1450℃浸渗3h,其表面电阻率降低至5.1×106Ω/□。研究发现在陶瓷表层生成ZrC0.85,在陶瓷表层内部,碳主要以单质形式存在。通过在基础釉中添加ZnO/SnO2混合粉体来制备防静电涂层,表面电阻率可降低至8.0×107Ω/□。研究发现,ZnO、SnO2溶解到基础釉中,并在SnO2晶体周围形成富含半导体成分的熔体层,熔体层相互接触形成静电耗散网络,使釉具有防静电功能。