发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种可降低烧结温度，保证烧结后陶瓷晶粒
细小的高性能氧化锆陶瓷超微粉生料及制备工艺。
本发明目的的实现方式为，高性能氧化锆陶瓷超微粉生料，包括有氧化锆粉、氧化钇
粉，氧化钇在氧化锆中所占的mol数为3mol％、4mol％或8-9mol％，氧化锆、氧化钇粉
中加入其重量的0.2％-1.5％的氧化铝超微粉，粉的粒度为0.2-0.5μm。
高性能氧化锆陶瓷超微粉的制备工艺，工艺步骤如下：
(1)将氧氯化锆(ZrOCl2·8H2O)用浓盐酸提纯，用去离子水溶解，成为浓度为0.5-2M
的溶液，
(2)将Y2O3在无水硝酸中溶解，成为硝酸钇(YNO3)溶液，用去离子水稀释成为浓度
为.05-2M的溶液，
(3)将硝酸钇溶液与氧氯化锆溶液，按3mol％、4mol％或8-9mol％的比例混合，
配出氧化锆粉母液，
(4)将聚乙烯醇在温水中溶解，配成重量％浓度为3-10％的水溶液，将聚乙二醇在
温水中溶解配成重量％浓度为3-12％的溶液，按照聚乙烯醇、聚乙二醇溶液与氧化锆母液
的体积比为3-10％、2-6％的比例向母液中添加聚乙烯醇水溶液、聚乙二醇水溶液，然
后混合均匀，
(5)将碳酸氢铵配制成浓度为0.5-5M的碳酸氢铵溶液，
(6)将母液与碳酸氢铵溶液同时滴定到反应釜中，控制反应釜的温度为30-120℃，控
制两种溶液的流量，使PH值为5-8，同时不断搅拌，生成均匀的锆与钇的氢氧化物沉淀，
(7)将沉淀后的悬浊液用压滤机或者离心干燥机反复去除水分，然后再与水混合，去
除Cl-离子，再按体积比为3-10％的比例添加聚乙烯醇溶液和聚乙二醇溶液，再去除水分，
如此反复5次以上，
(8)将重量百分比为0.2-1.5％的氧化铝超微粉添加到去除了氯离子的锆沉淀物中，
同时与饱和聚乙烯醇溶液按照1∶4-10的体积比混合，充分搅拌成为均匀的稀泥浆状，
(9)将混合稀泥浆用喷雾干燥机干燥，成为颗粒为0.5-20um的圆形颗粒。干燥热风
的温度为80-250℃，
(10)将干燥后的粉末放入煅烧炉中，在500-900℃下煅烧1-3小时，获得高性能
氧化锆陶瓷超微粉。
对于陶瓷光纤插芯生产所用的材料为氧化钇(Y2O3)稳定的四方相氧化锆粉末，其中氧
化钇的含量为按照重量百分比5.15wt％，按照摩尔百分比为3mol％。但是，由于半稳定的
四方相氧化锆是一个非稳定的相，在室外的大气环境下，高温和高湿度的地方，氧化锆材
料会发生如下化学反应：
这些反应都从四方相的氧化锆晶格中掠夺了作为稳定剂的氧化钇，四方相向单斜相转
变，同时会伴随较大的体积变化(7％)，这通常被称为氧化锆陶瓷的马氏体相变。这种相变
在一定情况下可以缓解应力，从而提高了材料的韧性，因此被称为相变增韧。但是，在环
境因素的影响下，所发生的马氏体相变通常是自发相变，最容易发生在制品表面。相变如
果发生在表面，材料体积的变化会使高精度的氧化锆陶瓷表面出现表面劣化现象，造成氧
化锆陶瓷插芯的失效。因此，如果希望既能保留氧化锆材料的相变增韧效果，又要防止其
发生表面劣化现象，就应该在材料配方等方面进行改善。为了解决室外环境对氧化锆插芯
表面劣化的问题，需要特别注重对氧化锆粉料的纯度的控制，尤其是SiO2和Fe2O3等杂质
含量的控制。当在氧化锆粉料中添加了0.2％-1.5％重量百分比的氧化铝后，在氧化锆陶
瓷烧结过程中氧化铝起到硬质颗粒钉扎作用，不仅可以防止氧化锆晶粒在高温下过分长大，
同时在室外环境使用的条件下，可以防止表面发生马氏体相变，防止表面质量劣化。研究
表明，在氧化锆中添加适量的氧化铝还可以明显降低烧结温度。
对于制造传感器的材料，当其中添加了氧化铝之后同样可以起到细化晶粒和降低烧结
温度的作用，氧化铝对其氧化锆固体电解质的导电性能的影响可以忽略不计。
为了达到低成本的目的，本发明由氧氯化锆制备出氧化锆母液，采用化学共沉淀、配
合有效的聚乙烯醇、聚乙二醇分散剂系统及喷雾干燥的方法来保证粉体粒度在0.1-0.5um
之间，比表面积在7-20m2/g之间可调，实现高效率、大规模稳定生产。
如按本工艺制备的氧化锆陶瓷超微粉有团聚现象发生，可用酒精作为溶剂，氧化锆球
作为介质，球磨10-60小时，再干燥即可。
按本发明可制备出颗粒细小均匀，无硬团聚、烧结温度低、密度高、产量大、成本低
的高性能氧化锆陶瓷超微粉，超微粉可以用于制造氧化锆陶瓷插芯、汽车氧传感器和高性
能固体电解质氧敏元件材料等。
具体实施方式
下面举出本发明具体实施例：
例1，将氧化钇按与氧化锆的mol比为3％mol的量加入到氧化锆中，配制出氧化锆母
液，氧化锆母液与2M的氨水同时滴定，搅拌过程中加入5％的聚乙二醇溶液，保证pH＝7～
8，共沉淀后获得洁白的锆与钇的氢氧化物沉淀。沉淀用压滤机或者甩干机，经过8次左右
反复甩干和混水，可以基本完全去除Cl-离子。将去除了Cl-离子的沉淀物与10倍体积的
饱和聚乙烯醇混合，同时根据所制粉料的重量比加入0.2％的0.4um氧化铝超微粉，用搅拌
机充分搅拌10小时以上，可以得到均匀的稀浆。将这种稀浆用喷雾干燥机干燥，控制热风
温度为150-250℃，所得粉末直径在20μm以下。将上述粉末放入煅烧炉内，快速升温到
550-600℃，根据装炉量保温1-2小时，即可获得粒度均匀，颗粒尺寸在0.2-0.5um，比表
面积为15-20m3/g的氧化锆陶瓷超微粉。这种超微粉具有全四方相，有较高的强度、硬度
和韧性的综合性能，烧结活性高，一般在1530℃以下可以烧结到6.0g/cm3的密度，适合于
利用冷等静压方法制造高性能精密氧化锆零件、量规等产品。
例2，材料配方和制备工艺如例1，得到共沉淀氢氧化物与氧化铝混合喷雾干燥粉末，
然后放入煅烧炉中，快速升温到800℃，根据装炉量保温1-2小时，可以获得粒度均匀，
颗粒尺寸在0.2-0.5μm，比表面积在7-10m3/g的氧化锆陶瓷超微粉。这种含有氧化铝的氧
化锆陶瓷超微粉也具有与例1材料相同的特性，由于其比表面积小，非常适合于用挤出和
注射成型方法生产氧化锆陶瓷插芯、套筒等小型精密零件。
例3，按照氧化钇百分mol比为4％mol的含量配制氧化锆母液，与2M的氨水同时滴
定，搅拌搅拌过程中加入5％的聚乙二醇溶液，保证pH＝8～9，共沉淀后获得洁白的锆与
钇的氢氧化物沉淀。将这种沉淀用压滤机或者甩干机，经过8次左右反复甩干和混水，可
以基本完全去除Cl-离子。将去除了Cl-离子的沉淀物与10倍体积的饱和聚乙烯醇混合，
同时根据所制粉料的重量比加入1％的0.4um氧化铝超微粉，用搅拌机充分搅拌10小时以
上，可以得到均匀的稀浆。将这种稀浆用喷雾干燥机干燥，控制热风温度为150-250℃，
所得粉末直径在20μm以下。将上述粉末放入煅烧炉内，快速升温到650℃，根据装炉量保
温1-2小时，即可获得粒度均匀，颗粒尺寸在0.4-0.5um，比表面积为15-18m3/g的氧化锆
陶瓷超微粉。这种超微粉具有四方相和立方相的混合相，具有强度高，抗热震性能好，离
子导电温度低等特点，在1530℃以下可以烧结到5.95g/cm3以上密度，适合于利用冷等静
压方法制造汽车氧传感器敏感元件等产品。
例4，按照氧化钇百分mol比为8％mol的含量配制氧化锆母液，按照例3材料的工艺
进行，将喷雾烘干的粉末放入煅烧炉内，快速升温到650℃，根据装炉量保温1-2小时，即
可获得粒度均匀，颗粒尺寸在0.4-0.5um，比表面积为15-18m3/g的氧化锆陶瓷超微粉。
这种超微粉具有全立方相的混合相，具有强度高，抗热震性能好，离子导电率高，测氧准
确等特点，在1550℃以下可以烧结到5.95g/cm3以上密度，适合于利用冷等静压方法制造
热处理、陶瓷窑炉用高温氧传感器敏感元件等产品。如果提高煅烧温度到800℃，粉末的
比表面积下降到10m3/g左右，可以用于注射成型。
例5，按照例1-4所述的配方和工艺，不添加氧化铝，可以得到普通的氧化锆粉。