[发明专利]高温陶瓷氧化物微粉生产方法

说明书

本发明涉及的是用作生产高温陶瓷材料的氧化物微粉的生产方法，特别是制备稳定、部分稳定或单斜氧化锆微粉的方法。

要制备高性能氧化物陶瓷材料，首先必须有高质量的氧化物粉末原料。如制备高性能ZrO₂陶瓷，纯度高，比表面积小，晶粒小，易于烧结的粉料是其关键。传统的方法是将ZrO₂料进行破粉碎。由于长时间的破碎（上百个小时），不但混入杂质、浪费能源，而且粉料的活性较低，需要在1800℃左右的温度才能烧结到接近理论密度。近年来，大多用化学法来制备ZrO₂微粉原料，如中和沉淀法，但是烘干过程中的结块现象不可避免。采取的措施有：水洗后加入有机物来降低的结块强度;喷雾干燥;冷冻干燥等等。其中加入有机物的效果不是太理想，喷雾干燥颗粒不能太细，冷冻干燥效果最好，粉料质量也很高，但不易大批量生产。

本发明的目的是用中和沉淀法首先制出氢氧化物，再经研磨、脱水制取氧化物粉末，该方法特别适于生产稳定、部分稳定或单斜ZrO₂微粉。

本发明的详细内容是用含相应氧化物盐的水溶液，加入氨水中和沉淀，沉淀稳定后，反复洗涤、过滤，滤饼在100-200℃温度下干燥;然后对干燥的氢氧化物进行磨细（20-40小时），异丙醇作为分散介质，超声波振动处理，在0-20℃温度下静置沉淀或离心沉淀去除较大颗粒，60-100℃烘干，700-900℃轻烧后即得到氧化物微粉。以制备Y₂O₃或MgO稳定的ZrO₂微粉为例，工艺流程如下：

ZrOCl₂·8H₂O（或ZrCl₄或Zr（NO₃）₄·5H₂O）

↓

YCl₃（或MgCl₂）→混合

NH₃·H₂O→沉淀

↓

反复洗涤

↓

过滤

↓

烘干

↓

球磨（ZrO₂球）

↓

异丙醇分散、超声波振动

↓

静置或离心处理

↓

烘干

↓

轻烧

本方法制取氧化物微粉是化学和机械法混合使用。主要是对中间产物（氢氧化物）进行磨细，而不是对煅烧后的最终氧化物进行磨细，所以易磨细。并用表面张力小，粘度高的异丙醇作为分散剂，轻烧分解后的微粉料比表面积高，活性大，可以在较低温度下烧结到接近理论密度。工艺简单，易于批量生产。另外，超声波振动分散后，再进行离心沉淀，可得到更细的粉料。

例1、将浓度为0.5-2M的ZrOCl₂·8H₂O水溶液同一定量的，浓度为0.1-0.2M的YCl₃水溶液混合，加入NH₃·H₂O（6N），边加边搅拌，使PH值处于8-11之间，沉淀放置2-4小时，用离子交换水进行水洗，AgNO₃检验无Cl^-存在为止，真空吸滤，滤饼在100-200℃进行干燥。干燥物装入尼龙球磨罐中（ZrO₂球）研磨，倒出，加入异丙醇，放置1-30小时，最好是25小时，将沉下料去除（异丙醇蒸发回收），60-90℃烘干，700℃-900℃轻烧。制出的ZrO₂微粉的比表面积为30-40m²/g，粒度分析仪测定＜0.5μm占65%左右，＜1.0μm占90%，最大颗粒直径不超过4.0μm。在1390-1420℃温度下烧结，密度可达5.90g/cm³。粉料纯度≥99.5%。

例2、将浓度为0.5-2.0M的ZrOCl₂·8H₂O水溶液同一定量的浓度为0.5M的MgCl₂水溶液混合，加入NH₃·H₂O（6N），边加边搅拌，使PH值达12以上，沉淀放置2-4小时，用离子交换水反复水洗，PH值不得低于12，AgNO₃检验无Cl^-后，真空吸滤，滤饼在100-200℃干燥。将干燥物装入尼龙球磨罐中（ZrO₂球），磨20-40小时。倒出，加入异丙醇，放置1-30小时。以2000转/秒的速度进行离心处理，去除较大颗粒，60-90℃烘干，700-900℃煅烧。粉料比表面积为40-60m²/g，＜0.5μm的90%左右，＜1.0μm的96%左右，最大颗粒直径不超过3.0μm，1380-1410℃温度下烧结密度达5.90g/cm³以上，微粉纯度≥99.5%。