[發(fā)明專利]一種超細氧化鋯粉體的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910188008.4
• 申請日: 2009-10-19
• 公開（公告）號: CN102040381A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發(fā)明（設計）人: 陳楊英;邱孝鵬;李明;劉輝;孫穎;肖志國
• 申請（專利權）人: 大連路明納米材料有限公司
• 主分類號: C04B35/626
• 分類號: C04B35/626;C04B35/48
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技術領域

本發(fā)明涉及一種超細氧化鋯粉體的制備方法，特別是選用特殊沉淀劑進行快速沉淀制備超細氧化鋯粉體的方法，屬于陶瓷材料領域。

背景技術

氧化鋯作為一種陶瓷材料，其優(yōu)良的物理化學性質(zhì)，如耐高溫，耐磨損，耐腐蝕，本身的酸堿性，氧化還原性，在不同的條件下又具有對光，電，聲，氣和溫度等的敏感特性，使其廣泛用于電子陶瓷，功能陶瓷和結構陶瓷等高新技術領域中。近年來，隨著制備納米氧化鋯技術的不斷發(fā)展中，其用做多相催化劑或吸附劑載體也受到極大的關注。氧化鋯在常溫下大都以單斜相存在，加熱到1170-2370℃時轉變?yōu)樗姆较啵?370℃以上由四方相轉變?yōu)榱⒎较唷Ｗ鳛樘沾刹牧希趸嗠S著溫度的升高伴隨著體積的收縮，而在冷卻過程中則出現(xiàn)體積膨脹，因此在使用時為使其體積變化導致的應力能夠互相抵消而防止材料開裂，必須控制這些相變的量，獲得部分穩(wěn)定氧化鋯，要獲得部分穩(wěn)定氧化鋯，就要在氧化鋯中摻雜某些其它氧化物，如氧化釔，氧化鎂，氧化鋁，氧化鈰等形成氧化鋯的復合物，具有較高的抗彎強度，還有較好的斷裂韌性，起到相變增強增韌的效果。特備是氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯在結構陶瓷及功能陶瓷領域具有普遍的應用。

納米氧化鋯粉體制備方法主要有氣相法和液相法。相對比較液相法更具有一定的競爭優(yōu)勢，因為與該方法相關的工業(yè)過程控制與設備的放大技術已較為成熟，而且成本較低。現(xiàn)在液相法大體分為沉淀法(Stichert?W，Schuth?F，J.Catal.，1998，174：242)，溶膠-凝膠法(Ward?D?A，Ko?E?I，J.Catal.1995，157：321)，水熱法(Tani?E，Yoshimura?M，Somiya?S，J.Am.Ceram.Soc.1983，66(1)：11)等.其中液相共沉淀法是通過堿液滴加到鋯鹽溶液中或鋯鹽溶液滴加到堿液中，利用堿液從鋯鹽溶液中沉淀出含水氧化鋯(氫氧化鋯凝膠)，再通過陳化，洗滌，干燥，煅燒得到氧化鋯粉體。但沉淀法有其自身的缺陷性，如陳化帶來的核長大，硬團聚的存在，粒徑尺寸的不可控制等都是急需工業(yè)生產(chǎn)所要解決的問題。中國專利CN?1170786C和CN?100391853C都曾報道通過添加表面活性劑等分散劑或通過超聲技術來起到分散的作用，來達到減少硬團聚，從而控制粒徑尺寸大小。但分散劑種類的繁多，超聲技術相對于工業(yè)生產(chǎn)的不切實際性都會制約著生產(chǎn)企業(yè)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述缺陷，本發(fā)明通過對慣有的原料和工藝進行改進，從而達到制備超細氧化鋯粉體的一種制備方法。

本發(fā)明提出一種超細氧化鋯粉體的制備方法，其中沉淀劑選用季銨堿，并采用特殊沉淀法相結合制備超細氧化鋯粉體。特殊沉淀法即將兩種溶液在快速攪拌的情況下同時加入反應釜中，迅速反應成核，不經(jīng)過陳化，直接水洗，從而達到控制核長大的目的。季銨堿既是堿性物質(zhì)可以從鋯鹽溶液中析出含水氧化鋯(氫氧化鋯凝膠)，也是表面改性劑可以改變界面張力從而達到分散的效果，省去了分散劑的添加，節(jié)約成本，同時在需要的情況下還可以通過控制添加含釔的化合物的量來制備四方相和立方相的氧化鋯粉體。

本發(fā)明的技術方案：超細氧化鋯粉體的制備方法依次按照如下步驟進行：

(1)制備氫氧化鋯前驅(qū)體：將氯氧化鋯溶于去離子水中配成0.1-1.0mol/L濃度的氯氧化鋯溶液，將季銨堿溶于去離子水中配成質(zhì)量分數(shù)為10％-45％的季銨堿水溶液，將兩溶液在攪拌速度大于400轉/分鐘的情況下迅速混合，通過精密pH試紙使反應液的pH值保持在9-13之間，反應時間為5-25分鐘，反應溫度為30-70℃；

(2)制備氫氧化鋯濾餅：將反應生成的氫氧化鋯前驅(qū)體不經(jīng)陳化，直接過濾分離，并用去離子水進行洗滌，直至用硝酸銀溶液檢測濾液無Cl^-；

(3)制備氫氧化鋯前驅(qū)體粉體：將所得氫氧化鋯濾餅攪拌分散在正丁醇或正戊醇中，用共沸蒸餾干燥法對其進行干燥，即在真空度為0.1MPa的條件下，50-90℃干燥5-15小時，制得干燥的氧化鋯前驅(qū)體粉體；

(4)將干燥的氧化鋯前驅(qū)體粉體在500-900℃的溫度下煅燒1-6小時，再經(jīng)過氣流磨得到粒徑小于1.5微米的超細氧化鋯粉體。

其中，所述氯氧化鋯溶液的優(yōu)選濃度為0.5-1.0mol/L；

所述季銨堿水溶液的優(yōu)選質(zhì)量分數(shù)為20％-25％；

所述季銨堿結構中既有有機陽離子部分(R4⁺)又有陰離子部分(OH^-)，優(yōu)選為四甲基氫氧化銨，四乙基氫氧化銨，四丙基氫氧化銨，四丁基氫氧化銨或者(2-羥乙基)三甲基氫氧化銨；