[發(fā)明專利]一種納米陶瓷粉及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201310641341.2
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN103708833A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設計）人: 李志堅
• 申請（專利權）人: 佛山市新戰(zhàn)略知識產權文化有限公司
• 主分類號: C04B35/49
• 分類號: C04B35/49;C04B35/626;B82Y30/00
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 袁周珠

技術領域

本發(fā)明涉及一種納米陶瓷粉及其制備方法，屬于陶瓷加工技術領域。

背景技術

工程陶瓷又叫結構陶瓷，因其具有硬度高、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕以及質量輕、導熱性能好等優(yōu)點，得到了廣泛的應用。但是工程陶瓷的缺陷在于它的脆性（裂紋）、均勻性差、可靠性低、韌性、強度較差，因而使其應用受到了較大的限制。隨著納米技術的廣泛應用，納米陶瓷隨之產生，希望以此來克服陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有象金屬似柔韌性和可加工性。英國材料學家Cahn指出，納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑。

利用納米技術開發(fā)的納米陶瓷材料是指在陶瓷材料的顯微結構中，晶粒、晶界以及它們之間的結合都處在納米水平（1~100nm），使得材料的強度、韌性和超塑性大幅度提高，克服了工程陶瓷的許多不足，并對材料的力學、電學、熱學、磁學、光學等性能產生重要影響，為替代工程陶瓷的應用開拓了新領域。

納米陶瓷粉體是介于固體與分子之間的具有納米數(shù)量級（1~100nm）尺寸的亞穩(wěn)態(tài)中間物質。隨著粉體的超細化，其表面電子結構和晶體結構發(fā)生變化，產生了塊狀材料所不具有的特殊的效應。具體地說納米粉體材料具有以下的優(yōu)良性能:極小的粒徑、大的比表面積和高的化學性能，可以顯著降低材料的燒結致密化程度、節(jié)能能源;使陶瓷材料的組成結構致密化、均勻化，改善陶瓷材料的性能，提高其使用可靠性;可以從納米材料的結構層次（1~100nm）上控制材料的成分和結構，有利于充分發(fā)揮陶瓷材料的潛在性能。另外，由于陶瓷粉料的顆粒大小決定了陶瓷材料的微觀結構和宏觀性能。如果粉料的顆粒堆積均勻，燒成收縮一致且晶粒均勻長大，那么顆粒越小產生的缺陷越小，所制備的材料有強度就相應越高，這就可能出現(xiàn)一些大顆粒材料所不具備的獨特性能。從納米粉制成塊狀納米陶瓷材料，就是通過某種工藝過程，除去孔隙，以形成致密的塊材，而在致密化的過程中，又保持了納米晶的特性。

目前世界上對納米陶瓷粉體的制備方法多種多樣，但應用較廣且方法較成熟的主要有氣相合成法和凝聚相合成法2種。氣相合成法主要有氣相高溫裂解法、噴霧轉化法和化學氣相合成法；（溶膠-凝膠法）:是指在水溶液中加入有機配體與金屬離子形成配合物，通過控制pH值、反應溫度等條件讓其水解、聚合，經(jīng)溶膠→凝膠而形成一種空間骨架結構，再脫水焙燒得到目的產物的一種方法，此法在制備復合氧化物納米陶瓷材料時具有很大的優(yōu)越性。CN201210434883.8提供了一種納米陶瓷粉分散液的制備方法，該分散液均勻穩(wěn)定，具有較好的使用可靠性，但是制備過程中使用到氨水調節(jié)pH值，易造成陶瓷粉的粒徑分布過大，且對環(huán)境不友好。本發(fā)明利用凝聚相合成法制備納米陶瓷粉，制備過程中不需調節(jié)pH值，避免了陶瓷粉產品粒徑分布不均勻的情況，且制備過程無毒無害，對環(huán)境無不良影響。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種納米陶瓷粉，該陶瓷粉粒徑分布均勻，且小于10nm，穩(wěn)定性好，各項性能優(yōu)良、具有很好的使用可靠性。

為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：

一種納米陶瓷粉，各組分的重量份為：

Z（rNO₃）_4?30~60份、Ti（OC₄H₉）_4?20~30份、Al₂O₃1~10份、TiO₂1~10份；

Z（rNO₃）_4?30~40份、Ti（OC₄H₉）_4?20~25份、Al₂O₃5~10份、TiO₂5~10份；

Z（rNO₃）_4?50~60份、Ti（OC₄H₉）_4?25~30份、Al₂O₃5~10份、TiO₂5~10份；

Z（rNO₃）_4?40~50份、Ti（OC₄H₉）_4?25~30份、Al₂O₃1~5份、TiO₂5~10份；