氧化锆陶瓷的制备工艺.docx

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氧化锆陶瓷的制备工艺

氧化错陶瓷的制备工艺

氧化错陶瓷的原料

氧化错工业原料是由含错矿石提炼出来的。

斜错石（ZrQ）

自然界错矿石V

「错英石（ZrQ・SiO2）

二氧化错陶瓷的提炼方法

氯化和热分解

碱金属氧化物分解法

石灰溶解法

等离子弧法

沉淀法

胶体法

水解法

喷雾热分解法

㈠氯化和热分解法

ZrO

2rSQ2+4C+4C2TZrCl4+SiCI4+4C0

其中ZrCL和SiCL以分憾法加以分离,在150-180C下冷凝出ZrCl4

然后加水水解形成氧氯化错，冷却后结晶岀氧氯化错晶体，经焙烧就得到氧化错。

㈡碱金属氧化物分解法

ZrO2?

SiQ+NaOfNaZrQ+Na2SiOi+HO

ZrQ?

SiO2+NaCO^NaZrSiOs+CQ

ZrQ?

SiQ+NaC03fNaZrQ+NaSiO3+CO

氨水调用硫酸进行钝化T

1反应后用水溶解，滤去NaSiOs；p

用水水解值

2NaZrOsf水合氢氧化物f

焙烧

Zr5O（SO.02-xH20f氧化错粉㈢石灰熔融法

CaO+ZrO・SiO2fZrQ+CaSiO焙烧后用盐酸浸岀除去CaSiO3

㈣等离子弧法

错英石砂（ZrQ?

SiQ）

髙温等离子弧中

熔化并离解\

Si02

ZrO2

凝固后Si02粘在Zr02结晶表面

用液体NaOH煮沸可除SiO?

Zr02和硅酸铀

洗涤

氧化错

㈤沉淀法沉淀法是在竣基氯化错等水溶性错盐与稳定剂盐的混合水溶液中加入氨水等碱性类物质，以获得氢氧化物共沉淀的方法。

将共沉淀物干

燥后一般得到的是胶态非晶体，经500-700C左右焙烧而制成ZrOz

粉末。

広）胶体法

胶体法是合成粉体中各种前驱体在溶胶状态下混合均匀，而后固

体从溶胶中析出的方法。

溶胶法

1溶胶一凝胶法

2溶胶一沉淀法

①溶胶一凝胶技术

金属氧化物或氢氧化物的溶胶

物）

转化

凝胶

干燥

焙烧

氧化物

（七）水解法

②溶胶一沉淀法

胶体沉淀齐」（在皓盐溶液屮加有机化合

在碱屮共沉淀

由有机化合物构成的凝胶屮

分散金属氢氧化物复合体

焙烧

清除添加剂

a

ZrO2粉末

将有机溶液中混合着错和稳定剂的醇盐,

讲彳〒加永分

①醇盐水解法:

2水解法：

高温、高压下，氢氧化铠在水中的溶解度大于常温、常压下在水中的溶解度，于是氢氧化错溶于水中，同时析出氧化错。

3溶胶一乳化一凝胶法：

将含有Zrr溶胶先放入含有有机分散剂的乳化液中分散、陈化、稳定，再将溶

胶凝胶化，凝胶经过烘干、焙烧得到ZrO2粉末。

（A）喷雾热分解法

将错盐和稳定剂的混合盐溶液喷入高温气氛中，散成无数小液滴，液

相蒸发，液滴变小，随后因过饱和而析出固相，进而热分解直接生成所需要的ZiU粉。

三氧化错陶瓷的粉体加工

陶瓷材料烧结后很难进行机械加工，且加工成本十分昂贵，故人们一直在寻找一种适合复杂形状陶瓷部件的近净尺寸成型技术。

近十年来，国内外陶瓷研究工作者研究开发了许多ZrO2超细粉的制备技术。

所谓超细粉通常是指平均粒径为的粉末。

为了制得纳米陶瓷，必须首先制备出纳米级陶瓷粉末。

传统的粉末制备方法已不能满足要求，必须采用新的粉末制备方法。

溶胶-凝胶法

①共沉淀法这是一种古老的方法。

它是利用各种在水中溶解的物质，经反应生成不溶

解的氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐、醋酸盐等，再经加热分解而成高纯度超微粉。

ZrOCb的水溶液中加入镀盐分散剂（NH）2SQ,用氨水沉淀、分离、水洗、烘干、球磨、锻烧后制的ZrQ2超细粉。

②溶胶一凝胶法

溶胶一凝胶法指金属有机或无机化合物经过溶液一溶胶一凝胶

而固化，再经热处理而成氧化物或其他化合物固体的方法・

制备ZrQ?

超细粉时，首先在Zr（OH）4水溶液中加入ZrQ的稳定齐山如

MgQY2Q、CaQ等的硝酸盐化合物，然后加入硝酸，把pH值调至一6,待溶胶凝聚后，于70C左右脱水，然后加热到400-700C,就可得到ZrQ2超细粉。

制备流程以ZrQCl・8H=Q为原料，用去离子水制成一定浓度的原料液，搅拌条件

卜'添加沉淀剂制成水合ZrC2胶

体，与70C恒温加热一小时后陈化，制备成凝胶，抽滤并洗涤凝胶直至无CL

3乳浊液法

这是一种比较新颖的粉体制备方法，即乳浊液法，用这种方法可以制得粉末性能非常好的纳米超细粉体。

将纯度>99%勺ZrO（NO）2•nHO和（NO）3•6H0晶体溶于蒸憾水中，配成一定浓度的溶液，按WO含量为3%（摩尔分数）分别量取两种溶液并配成混合溶液。

将混合液逐渐加入含3%（摩尔分数）乳化

剂的二甲苯溶液中，不断搅拌并经超生处理形成乳浊液。

在这种乳浊液中盐溶液以尺寸为10—30卩m的小液滴形态分散于有机溶剂中。

忘乳浊液中通NH3气，使分散的盐溶液小液滴凝胶化。

然后将凝胶放入蒸憾瓶中进行非均相的共沸蒸憾处理。

经过蒸憾处理的凝胶进行过滤同时加入乙醇洗涤，目的是尽可能地滤去剩余的二甲苯和乳化剂。

滤干的凝胶于红外灯下烘干，最后在700CXlh条件下燃烧即得

YQ•ZrO?

粉体。

4气相法

化学气相沉淀法（CVD是很有前途的一种新方法，它是在一定的反应条件下（300Cx5h,

厂化学气相合成法（CVS

气相法Y低温气相合成法

气相置换法

a・化学气相合成法

CVS法的原理是将一种挥发性的金属有机物前驱体在减压下热

分解而制成粉体。

合成ZrQ反应过程：

用氨气气流（％He与叔丁基错（前驱体）一同喷入反应去。

另外，为保证产品能完全氧化，同时通入氧气流。

氨气和氧气流量控制比例为1:

10,气流压力由一碟式阀控制保持为

lOOOPa反应器被加热至1000C•气流经过反应器时错的化合物被分解，形成细小的氧化物纳米颗粒，最后利用温度梯度将微粒收集下来。

b.气相置换法

气相置换法是利用ZrCl4气体与FeO固体反应制备ZrQ的。

其具体步骤是，先在①lcmK5cm（内径）的石英管中分开放置错金属和三氧化二铁，石英管抽真空并低压（约13Pa）下保持lh以去除固体吸附的气体，然后保持lh以去除固体吸附的气体，然后通入一定量的氯气并密封，主要反应方程式如下：

Zr（s）+2CL（g）==ZrCI4（g）

Fe20s（s）+ZrCl4（g）==2FeCI2（g）+ZrO2（g）+O2（g）

FeCl2（g）+2Zr（s）==2ZrCI（g）+Fe（s）

四氧化错微粉的干燥

用湿化学法制备纳米ZrQ粉体要解决的一个关键问题是如何

进行颗粒的干燥以消除或减少由此过程产生的团聚

直接高温锻烧

干燥法V

冷冻干燥法

超临界流体干燥

其他方法

①直接高温锻烧

将沉淀物置于高温中，干燥脱水与高温锻烧脱水同时发生。

五氧化错陶瓷的成型

我只写

我主要想上课讲的几种方法通过氧化错的制备工艺来具体化，

出了氧化错陶瓷的原料及提炼方法T氧化错陶瓷的粉体加工T氧化

错粉体的干燥T氧化错陶瓷的成型（成型我没写）