氧化鋯陶瓷的制備工藝

1、提煉氧化錯(cuò)的主要方法氧化錯(cuò)陶瓷的制備工藝氧化錯(cuò)陶瓷的原料氧化錯(cuò)工業(yè)原料是由含錯(cuò)礦石提煉出來的。斜錯(cuò)石(ZrQ)自然界錯(cuò)礦石V錯(cuò)英石(ZrQSiO2)二氧化錯(cuò)陶瓷的提煉方法氯化和熱分解堿金屬氧化物分解法石灰溶解法等離子弧法沉淀法膠體法水解法噴霧熱分解法氯化和熱分解法ZrO2 rSQ2+4C+4C2T ZrCl 4+SiCI 4+4C0其中ZrCL和SiCL以分憾法加以分離,在150- 180C下冷凝出ZrCl 4然后加水水解形成氧氯化錯(cuò)，冷卻后結(jié)晶岀氧氯化錯(cuò)晶體，經(jīng)焙燒就 得到氧化 錯(cuò)。堿金屬氧化物分解法ZrO2?SiQ+NaOf NaZrQ +Na2SiOi+HOZrQ?SiO2+NaCO N

2、aZrSiOs+CQZrQ?SiQ+NaC03 f NaZrQ+NaSiO 3+CO氨水調(diào)用硫酸進(jìn)行鈍化T 反應(yīng)后用水溶解，濾去NaSiOs；p用水水解值 NaZrOs f水合氫氧化物f焙燒Zr5O(SO.0 2- xH20 f氧化錯(cuò)粉石灰熔融 法CaO+ZrOSiO2f ZrQ+CaSiO焙燒后用鹽酸浸岀除去CaSiO3等離子弧法錯(cuò)英石砂(ZrQ?SiQ)髙溫等離子弧中熔化并離解Si02ZrO2凝固后Si02粘在Zr02結(jié)晶表面用液體NaOH煮沸可除SiO?Zr02和硅酸鈾洗滌氧化錯(cuò)沉淀法沉淀法是在竣基氯化錯(cuò)等水溶性錯(cuò)鹽與穩(wěn)定劑鹽的混合水溶液中加 入氨水等堿性類物質(zhì)，以獲得氫氧化物共沉淀的方

3、法。將共沉淀物干燥后一般得到的是膠態(tài)非晶體，經(jīng)500- 700C左右焙燒而制成ZrOz粉末。広）膠體法膠體法是合成粉體中各種前驅(qū)體在溶膠狀態(tài)下混合均勻，而后固體從溶膠中析出的方法。溶膠法 溶膠一凝膠法 溶膠一沉淀法溶膠一凝膠技術(shù)金屬氧化物或氫氧化物的溶膠物）轉(zhuǎn)化凝膠干燥焙燒氧化物（七）水解法溶膠一沉淀法膠體沉淀齊（在皓鹽溶液屮加有機(jī)化合在堿屮共沉淀由有機(jī)化合物構(gòu)成的凝膠屮分散金屬氫氧化物復(fù)合體焙燒清除添加劑aZrO2粉末將有機(jī)溶液中混合著錯(cuò)和穩(wěn)定劑的醇鹽,講彳加永分醇鹽水解法: 水解法：高溫、高壓下，氫氧化鎧在水中的溶解度大于常溫、常壓下在水中 的溶解度，于是氫氧化錯(cuò)溶于水中，同時(shí)析出氧化錯(cuò)。

4、 溶膠一乳化一凝膠法：將含有Zrr溶膠先放入含有有機(jī)分散劑的乳化液中分散、陳化、穩(wěn)定，再將溶膠凝膠化，凝膠經(jīng)過烘干、焙燒得到ZrO2粉末。(A)噴霧熱分解法將錯(cuò)鹽和穩(wěn)定劑的混合鹽溶液噴入高溫氣氛中，散成無數(shù)小液滴，液相蒸發(fā)，液滴變小，隨后因過飽和而析出固相，進(jìn)而熱分解直接生成 所需要的 ZiU 粉。三氧化錯(cuò)陶瓷的粉體加工陶瓷材料燒結(jié)后很難進(jìn)行機(jī)械加工，且加工成本十分昂貴，故人們一直在 尋找一種適合復(fù)雜形狀陶瓷部件的近凈尺寸成型技術(shù)。近十年來，國內(nèi)外陶瓷 研究工作者研究開發(fā)了許多ZrO2超細(xì)粉的制備技術(shù)。所謂超細(xì)粉通常是指平均粒徑為的粉末。為了制得納米陶瓷，必須首先制 備出納米級(jí)陶瓷粉末。傳統(tǒng)的

5、粉末制備方法已不能滿足要 求，必須采用新的粉 末制備方法。-化學(xué)氣相法(CVD法)納米材料的制備 y化學(xué)法一廠共沉淀法乳濁法水熱法直接沉淀法其他方法溶劑蒸發(fā)法均一沉淀法溶膠-凝膠法氧化鉛微細(xì)粉末的制備的一-般方法乳濁液法蒸發(fā)法招臨界合注氣相法共沉淀法 這是一種古老的方法。它是利用各種在水中溶解的物質(zhì)，經(jīng)反應(yīng) 生成不溶解的氫氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽、醋酸鹽等，再經(jīng)加熱分解 而成高純度超微 粉。ZrOCb的水溶液中加入鍍鹽分散劑(NH) 2SQ,用氨水沉淀、分離、水 洗、烘干、球磨、鍛燒后制的ZrQ2超細(xì)粉。溶膠一凝膠法溶膠一凝膠法指金屬有機(jī)或無機(jī)化合物經(jīng)過溶液一溶膠一凝膠而固化，再經(jīng)熱處理而成氧化

6、物或其他化合物固體的方法制備ZrQ?超細(xì)粉時(shí)，首先在Zr (OH) 4水溶液中加入ZrQ的穩(wěn)定齊山如MgQ Y2Q、CaQ等的硝酸鹽化合物，然后加入硝酸，把pH值調(diào)至一 6,待溶膠 凝聚后，于70C左右脫水，然后加熱到400-700C,就可得到ZrQ2超細(xì)粉。制 備流程以ZrQCl8H=Q為原料，用去離子水制成一定濃度的原料液，攪拌條件卜添加沉淀劑制成水合ZrC2膠體，與70C恒溫加熱一小時(shí)后陳化，制備成凝膠，抽濾并洗滌凝膠 直至無CL存在，干燥凝膠，并經(jīng)高溫?zé)霟瞥杉{米級(jí)ZrQ粉體。 乳濁液法這是一種比較新穎的粉體制備方法，即乳濁液法，用這種方法可 以制得粉 末性能非常好的納米超細(xì)粉體。將純

7、度99%勺ZrO （NO） 2 nHO和（NO） 3 6H0晶體溶于蒸憾水 中，配成一定濃度的溶液，按WO含量為3% （摩爾分?jǐn)?shù)）分別量取兩 種溶液并 配成混合溶液。將混合液逐漸加入含3% （摩爾分?jǐn)?shù)）乳化劑的二甲苯溶液中，不斷攪拌并經(jīng)超生處理形成乳濁液。在這種乳濁 液中鹽溶 液以尺寸為10 30卩m的小液滴形態(tài)分散于有機(jī)溶劑中。忘 乳濁液中通NH3 氣，使分散的鹽溶液小液滴凝膠化。然后將凝膠放入蒸憾瓶中進(jìn)行非均相的共 沸蒸憾處理。經(jīng)過蒸憾處理的凝膠進(jìn)行過濾 同時(shí)加入乙醇洗滌，目的是盡可能 地濾去剩余的二甲苯和乳化劑。濾 干的凝膠于紅外燈下烘干，最后在700CX lh條件下燃燒即得YQ ZrO

8、?粉體。 氣相法化學(xué)氣相沉淀法（CVD是很有前途的一種新方法，它是在一定的反應(yīng)條件 下（300Cx5h, x 105）下的反應(yīng)前驅(qū)物（如乙酰丙酮錯(cuò)）蒸氣在氣態(tài)下分解得 到 Zr02o廠化學(xué)氣相合成法（CVS氣相法Y低溫氣相合成法氣相置換法a化學(xué)氣相合成法CVS法的原理是將一種揮發(fā)性的金屬有機(jī)物前驅(qū)體在減壓下熱分解而制成粉體。合成ZrQ反應(yīng)過程：用氨氣氣流（He與叔丁基錯(cuò)（前驅(qū)體）一同噴入 反應(yīng)去。另外，為保證產(chǎn)品能完全氧化，同時(shí)通入氧氣流。氨氣和氧氣流量控 制比例為1:10,氣流壓力由一碟式閥控制保持為lOOOPa反應(yīng)器被加熱至1000C 氣流經(jīng)過反應(yīng)器時(shí)錯(cuò)的化合物被分解，形成細(xì) 小的氧化物納

9、米顆粒，最后利用溫度梯度將微粒收集下來。b.氣相置換法氣相置換法是利用ZrCl 4氣體與FeO固體反應(yīng)制備ZrQ的。其具體步驟 是，先在lcmK5cm （內(nèi)徑）的石英管中分開放置錯(cuò)金屬和三 氧化二鐵，石英 管抽真空并低壓（約13Pa）下保持lh以去除固體吸 附的氣體，然后保持lh 以去除固體吸附的氣體，然后通入一定量的氯氣并密封，主要反應(yīng)方程式如 下：Zr (s) +2CL (g) =ZrCI 4 (g)Fe20s (s) +ZrCl 4 (g) =2FeCI 2 (g) +ZrO 2 (g) +O2 (g)FeCl2 (g) +2Zr (s) =2ZrCI (g) +Fe (s)四氧化錯(cuò)微粉的干燥用濕化學(xué)法制備納米ZrQ粉體要解決的一個(gè)關(guān)鍵問題是如何進(jìn)行顆粒的干燥以消除或減少由此過程產(chǎn)生的團(tuán)聚直接高