[發明專利]無團聚全穩定立方相納米氧化鋯粉體的低溫合成方法

有效

• 申請號: 201310300328.0
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN103359788A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 鄧義群;沈針
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: C01G25/02
• 分類號: C01G25/02;B82Y30/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及的是一種無團聚全穩定立方相納米氧化鋯粉體的低溫合成方法。

背景技術

目前，ZrO₂粉體的制備方法主要是電熔法和化學法。電熔法ZrO₂是借助鋯英砂碳化還原除硅的原理，通過控制碳和催化劑用量采用一步電弧爐熔煉而使硅在高溫下從鋯英砂中分離出來。該工藝簡單、流程短、產品成本相對低廉。但該工藝也存在一些顯著的問題。一方面，由于電熔法所使用的鋯英砂原料來源廣泛，礦物組成、結構、雜質類型等都有很大的差異，其中的某些雜質，如Al₂O₃、TiO₂、Fe₂O₃等雜質在電爐熔煉過程中通過常規方法很難去除；另一方面，在電熔ZrO₂在噴氣顆粒化過程中，受熔體粘性的影響，導致一些熔體沒能噴吹成顆粒，而以塊狀堆積成ZrO₂坨，影響了顆粒化的成品率，造成回爐品增多。同時，由于在體系空間噴散冷卻速度較慢，噴散出來的顆粒大小往往均勻度較差，色澤度也較差，直接影響了產品的質量。此外，電熔過程能耗較大（電熔ZrO₂溫度>2300°C），從而不利于成本控制。

相比電熔法，化學法生產ZrO₂的過程對于控制產品的性能更加容易。該工藝制備的高性能ZrO₂是目前ZrO₂在先進科學技術材料上應用的首選，一定程度上推進了ZrO₂的應用前景。與電熔ZrO₂相比，化學法生產的ZrO₂其化學組成、純度、粉末細度和均勻性（粒徑分布）、相結構、松密度、比表面積等性能指標都更加優異。然而，在采用化學法生產ZrO₂時，一方面，由于通常在后期需要采用高溫鍛燒工藝來獲得ZrO₂粉體，因此不可避免地會導致ZrO₂顆粒的粒徑增大并發生硬團聚；另一方面，通過對產品進行球磨雖然可以改善由于煅燒而造成的粒徑增大和硬團聚缺陷，但該過程不僅容易引入其它雜質，而且會使得最終的產品粒度分布寬化，降低產品性能；此外，化學法工藝流程較長，分解試劑消耗量大，產品成本較高，因此在普通陶瓷、耐火材料和陶瓷色釉料等領域無法得到廣泛應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足提供一種無團聚全穩定立方相納米氧化鋯粉體的低溫合成方法。

本發明的技術方案如下：

首先將穩定劑用濃硝酸進行溶解，形成穩定的透明溶液。同時將可溶性鋯鹽用蒸餾水進行溶解，形成穩定的透明溶液。再將所述兩種溶液按照穩定劑陽離子:Zr⁴⁺摩爾比為3:97～10:90的比例進行混合，并用氨水調節PH值至7左右。加入稍過量的沉淀劑，得到均一穩定的混合沉淀，即前驅體。然后將得到的前驅體干燥、研磨備用。將其與熔鹽按質量比為前驅體:熔鹽=1:1～1:4的比例進行混合、干燥，并盛放于陶瓷坩堝中于500～800°C左右進行煅燒。保溫1小時左右取出坩堝，并將得到的產物用蒸餾水反復洗滌，干燥后即可得到粒徑為5-50nm的無團聚全穩定立方相納米氧化鋯粉體。

本發明采用的鋯鹽是硫酸鋯、ZrOCl₂·8H₂O或Zr?(NO₃)_?4·5H₂O等可溶性鋯鹽。穩定劑既可以是氧化釔、氧化鎂、氧化鈣在鹽酸或硝酸溶液中的一種，也可以是可溶性的釔鹽、鎂鹽、鈣鹽，如：YC1₃·7H₂O、Y(NO₃)₃·?6H₂O、MgCl₂·6HzO、Mg?(NO₃)?₂·6H₂O、CaC1₂、Ca(NO₃)₂·4H₂O等中的一種。沉淀劑為NaOH、KOH、氨水或尿素等。熔鹽可采用諸如NaOH-NaNO₃、KOH-KNO₃、KNO₃、NaNO₃等復合熔鹽或單一熔鹽。反應結束后，熔鹽還可回收再利用。

本發明的優點在于：