[發(fā)明專利]一種熱膨脹系數(shù)連續(xù)可調(diào)的NZP族陶瓷的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611115085.3
• 申請(qǐng)日: 2016-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN108164262A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡金玲;楊殿來;岳鑫;許壯志;劉磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼寧法庫陶瓷工程技術(shù)研究中心
• 主分類號(hào): C04B35/447
• 分類號(hào): C04B35/447;C01G25/00;C01G27/00
• 代理公司: 沈陽維特專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 21229
• 代理人: 甄玉荃

本發(fā)明涉及具有熱膨脹系數(shù)連續(xù)可調(diào)的NZP族陶瓷材料制備方法，屬精細(xì)陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以M_ⅠM_Ⅱ3Zr₂(PO₄)₃為基體，采用一定量的Ca²⁺和Sr²⁺離子分別取代M_I、M_Ⅱ位置，用Hf⁴⁺離子取代少量的Zr⁴⁺離子位置，制備出Ca_xSr_1?x(Hf_yZr_1?y)₄P₆O₂₄(0≤x≤1，0≤y≤1)陶瓷材料。本發(fā)明的陶瓷粉體制備工藝采用化學(xué)共沉淀法，即把含Ca²⁺、Sr²⁺、Zr⁴⁺、Hf⁴⁺陽離子離子的鹽溶液滴加到(NH₄)₂HPO₄的沉淀劑溶液中，在反應(yīng)過程中控制溶液濃度及PH值，經(jīng)沉淀、清洗、烘干、煅燒、研磨后可以得到粒度分布均勻、燒結(jié)活性好的NZP族陶瓷粉體。粉體經(jīng)添加適量ZnO、MgO、SiO₂、Ta₂O₅或Nb₂O₅為燒結(jié)助劑，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后可以獲得熱膨脹系數(shù)連續(xù)可調(diào)的陶瓷體材料。本發(fā)明的陶瓷產(chǎn)品具有熱膨脹系數(shù)連續(xù)可調(diào)、抗壓強(qiáng)度高、耐熱沖擊性好、可加工性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種共沉淀工藝制備NZP族陶瓷的方法，屬于精細(xì)陶瓷技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

NZP族磷酸鹽陶瓷材料是指與NaZr₂P₃O₁₂具有相同晶體結(jié)構(gòu)、但化學(xué)組分可調(diào)的的一類陶瓷材料，因其具有典型的負(fù)膨脹至零的膨脹性能而受到廣泛關(guān)注。NZP的一般分子式可以表示為M_ⅠM_Ⅱ3Zr₂(PO₄)₃，其中M_Ⅰ、M_Ⅱ、Zr、P等位置均可被其他多種陽離子所取代，所衍生出的一系列化合物統(tǒng)稱為NZP族化合物，由這些化合物制成的陶瓷材料稱為NZP族陶瓷。

NZP族陶瓷化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，不被強(qiáng)酸強(qiáng)堿腐蝕，極難氧化，即使在高溫條件下也難與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。并且，NZP族陶瓷通過M_Ⅰ、M_Ⅱ、Zr、P等位置不同離子取代及化學(xué)組分不同，可獲得熱膨脹系數(shù)從負(fù)值到正值連續(xù)可調(diào)的多元NZP陶瓷材料。

目前報(bào)導(dǎo)的NZP粉體制備普遍采用溶膠-凝膠法，另有少部分是固相反應(yīng)法和水熱合成法。固相反應(yīng)法雖簡單易行，但合成粉料的溫度高，時(shí)間長，往往難以得到單一相的粉體，且制成的粉體粒徑粗，燒結(jié)活性小，不易致密化。水熱法和溶膠-凝膠法雖可在較低溫度下合成單相NZP粉體，粉體的粒度分布均勻，燒結(jié)活性高，但設(shè)備要求高，合成周期長，產(chǎn)率低，不利于批量生產(chǎn)，限制了這兩種方法的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述技術(shù)現(xiàn)狀，本發(fā)明采用一定量的Ca²⁺和Sr²⁺離子分別取代M_I、M_Ⅱ位置，用Hf⁴⁺離子取代少量的Zr⁴⁺離子位置，制備出Ca_xSr_1-x(Hf_yZr_1-y)₄P₆O₂₄(0≤x≤1，0≤y≤1)陶瓷材料，該體系材料科在降低材料的整體熱膨脹系數(shù)的同時(shí)，提升其抗熱震性能。