[发明专利]一种常温下无炉快速烧结制备氧化物陶瓷的方法

摘要

本发明涉及一种常温下无炉快速烧结制备氧化物陶瓷的方法，无需高温加热炉、常温下采用电流热效应直接快速烧结金属氧化物陶瓷或氧化物固溶体陶瓷或者复合氧化物陶瓷或者复杂氧化物陶瓷或者氧化物陶瓷基体或者复相氧化物陶瓷的制备方法。与现有陶瓷烧结技术相比，该发明无需高温炉设备，也无需事先加热样品，即可实现各类氧化物陶瓷材料的致密化烧结，烧结时间短、效率高、硬件投入小、能源利用率高，具有适用面广、工艺简单、节能效果好、成本低的特点。适合于快速制备氧化物陶瓷，具有广阔的应用前景。

主权项

1.一种常温下无炉快速烧结制备氧化物陶瓷的方法，其特征在于步骤如下：/n步骤1、氧化物超细粉体原料的称量：/n取粒度介于5nm～2000μm一种或者几种金属氧化物粉体作为原料，均匀混合在一起，称量混合粉体的总质量；/n所述金属氧化物粉体包括：碱土金属氧化物、过渡金属氧化物或稀土金属氧化物；/n当制备单元金属氧化物织构陶瓷为碱土金属氧化物织构陶瓷时，选取碱土金属氧化物纳米粉体作为原料；/n当制备单元金属氧化物织构陶瓷为过渡金属氧化物织构陶瓷时，选取过渡金属氧化物纳米粉体作为原料；/n当制备单元金属氧化物织构陶瓷为稀土氧化物织构陶瓷时，选取稀土金属氧化物纳米粉体作为原料；/n当制备氧化物固溶体陶瓷时，应在氧化物中选取可形成固溶体的两种或几种金属氧化物超细粉体，将其粉体混合后作为原料；或者选取的氧化物粉体与一种碱金属氧化物形成固溶体，将其混合后作为原料；/n当制备复合金属氧化物陶瓷或者复杂氧化物陶瓷材料时，选取氧化物中的两种或几种金属氧化物，将其超细粉体混合后作为原料；或者选取金属氧化物中的几种及一种碱金属氧化物作为原料，将其超细粉体混合后作为原料；/n当制备金属氧化物陶瓷基体时，选取金属氧化物中的一种金属氧化物粉体作为原料，且此种金属氧化物在配料中所占比例不低于60wt％，其余不高于40wt％的配料由一种金属氧化物粉体或者多种金属氧化物粉体或者一种碱金属氧化物粉体或者其它非氧化物粉体作为添加剂或助烧剂或掺杂剂，并将其粉体混合后构成原料，该原料后经电流热效应烧结最终可制成以配料比例不低于60wt％的金属氧化物命名的陶瓷基体；/n当制备复相氧化物陶瓷或者混合氧化物陶瓷，在氧化物及碱金属氧化物中，选取几种氧化物粉体混合后作为原料，该原料最终经电流热效应烧结可形成两种以上晶型或者两种以上物相或者多种未反应或反应不完全的氧化物陶瓷材料；/n步骤2、水溶性金属无机盐饱和溶液的配制：于4℃～60℃下，将水溶性金属盐的一种或者几种，分别溶于蒸馏水后用磁力搅拌器搅拌均匀，对于水解产生沉淀的盐，加入盐酸或者硝酸调节pH值，直至溶液澄清，制成一种或者几种水溶性金属无机盐的饱和溶液；/n其中水溶性金属盐的选用中，水溶性金属盐的阳离子应与所选用金属氧化物中的一种或者几种氧化物的阳离子的化合价不一样；/n步骤3、氧化物超细粉体前驱体的调制与湿坯体成型：/n将一种或者几种水溶性金属盐饱和溶液分别加入混合氧化物粉体原料中，并加蒸馏水调至含水量50～90％，搅拌含水氧化物混合粉体至均匀，放置陈化0.5～24小时，然后在10℃～60℃温度下将湿的氧化物混合粉体干燥至含水量为2％～20％，获得金属氧化物前驱体；然后将所制的金属氧化物前驱体放入模具中，施加压力不大于50MPa，使得前驱体成型，制成湿的坯体；/n所述水溶性金属盐的总质量占金属氧化物超细粉体总质量的0.5wt％～30wt％；/n步骤4、氧化物坯体的直流或者交流电致密化烧结：/n于4℃～60℃下，将成型的湿坯体置于连接有直流电源或者交流电源的两个电极之间，并使得两电极与坯体紧密接触，同时给电极施加机械压力使得保持在坯体上的压力为0.1～30MPa，打开电源，调整电源工作状态为恒流模式，调节电流限流值，使得施加在坯体两端的电流强度介于0.5A/cm