[发明专利]Y-ZrO2

说明书

本发明提供了一种Y‑ZrO₂包覆Al₂O₃纳米复合粉体及其制备方法，粉体是由四方氧化锆作基体，氧化钇为主要稳定剂，氧化铝第三组分组成掺杂体系，协同稳定氧化锆的四方晶相，最终形成钇稳定氧化锆包裹纳米氧化铝。本发明的Y‑ZrO₂包覆Al₂O₃纳米复合粉体，是由四方氧化锆作基体，氧化钇为主要稳定剂，氧化铝第三组分组成掺杂体系协同从稳定氧化锆的四方晶相，形成钇稳定氧化锆包裹纳米氧化铝，从而进一步提高了氧化锆复合陶瓷的韧性及抗老化能力。

技术领域

本发明涉及ZrO₂复合陶瓷材料技术技术领域，尤其涉及Y-ZrO₂包覆Al₂O₃纳米复合粉体及其制备方法。

背景技术

氧化锆复合材料是新型结构陶瓷材料，具有优良的力学性能及材料工艺特性，比如具有高比表面积和丰富的表面缺陷，同时具有弱酸、弱碱性和氧化还原性，是一种P-型半导体材料，易于产生氧空穴，可作为催化剂、催化剂载体及助剂，被广泛用于能源、环境、材料等领域。氧化钇稳定氧化锆粉体超细的晶粒粒度、均匀的颗粒以及合理的成分配比是获得高离子电导性能和良好机械强度氧化钇稳定的氧化锆固体电解质的关键，纳米YSZ微粒的制备一直是纳米材料制备科学中的一个热点。

现有纳米氧化锆粉体的制备方法、技术很多，常见的有共沉淀法、醇盐水解法、水热法、溶胶凝胶法、乳浊液法、微乳法等，这些方法各有特点，但也存在很多不足。如共沉淀法制得的粉体存在相当多的硬团聚，有机醇盐水解法原料来源困难，价格较高，水热法条件苛刻、成本较高，国内至今未形成工业化生产。

例如中国专利申请号：201310675581.4公开了制备纳米氧化铝包覆氧化锆(8mol.％Y₂O₃)复合陶瓷粉体的方法，在pH＝5的反应条件下，将质量分数为1.0％的硅烷偶联剂、分散剂聚丙烯酰胺(PAM)及氧化锆(8mol.％Y₂O₃)混合，并进行超声搅拌，获得ZrO₂悬浊液；向ZrO₂悬浊液中加入6.0mol·L^-1氨水20mL及浓度为0.1mol·L^-1的AlCl₃溶液15g充分反应，陈化2h；对混合液依次进行抽滤、洗涤、干燥、煅烧处理，即获得纳米氧化铝包覆氧化锆(8mol.％Y₂O₃)复合陶瓷粉体。该技术方案采用硅烷偶联剂，为氧化锆表面进行改性后的氧化铝前驱体，制备过程较为复杂，仅仅能达到抑制氧化锆粉体烧结过程中的晶粒长大的目的。对于粉体本身的粒径大小以及分散性来说，仍然存在着优化的可能性，且纯度不高。

再例如中国专利申请号：201510086447.X公开了一种纳米氧化锆包覆氧化铝粉体的制备方法。以氧化铝为主料，以氧氯化锆、氯化钇配制成混合溶液，以尿素或六次甲基四胺作为均匀沉淀剂，通过调节温度，在氧化铝表面形成一层氢氧化锆包覆层。通过喷雾干燥后得到前驱粉体，再经过煅烧得到纳米氧化锆包覆氧化铝粉体。该技术方案中，氧化锆复合陶瓷的韧性及抗老化能力较差，且煅烧温度较高。

发明内容

为克服现有技术中存在的氧化锆复合陶瓷的韧性及抗老化能力较差，粒径较大，且团聚分散不充分的问题，本发明提供了一种Y-ZrO₂包覆Al₂O₃纳米复合粉体及其制备方法。

本发明采用的技术方案为：一种Y-ZrO₂包覆Al₂O₃纳米复合粉体，其创新点在于：由四方氧化锆作基体，氧化钇为主要稳定剂，氧化铝第三组分组成掺杂体系，协同稳定氧化锆的四方晶相，最终形成钇稳定氧化锆包裹纳米氧化铝。

在一些实施方式中，所述氧化钇0～8mol％，氧化铝0～20wt％。