胶体共沉淀法制备氧化物微粉.pdf

本发明涉及的是一种制备高纯氧化物微粉料的方法，特别是制备稳定，部分稳定或单斜氧化锆微粉的方法。
    高质量的微粉是制造高性能陶瓷的基础，近年来有关制备氧化物微粉的方法和工艺进行了广泛的研究，比较成熟且实用的方法是中和共沉淀法。用该方法制备氧化物微粉，沉淀时，沉淀剂在溶液中分布的不均匀和沉淀过程中被沉淀金属离子（如Zr4+、Y3+等）浓度的变化，会造成沉淀粒度和沉淀化学成分的差异，最终使得粉料晶粒大小和化学成分不均匀。另外，中和沉淀法制备粉料，因吸附大量的极性水分子，沉淀干燥后，结块现象严重。解决措施主要有二种：其一是将干沉淀在非极性介质（如异丙醇）中，经长时间研磨、稀释、而后，采用静置或离心沉降的方法除去粗颗粒。该工艺需对分离出的粗粒沉淀多次研磨，工艺繁杂，需要大量的异丙醇，且会造成各批粉料成分差异;其二是在干燥前，将湿沉淀用无水乙醇洗涤3-5次，脱去大部分吸附水，消除沉淀干燥时的团聚，但并未简化工艺，且需要大量的无水乙醇，效果也不显著。

    本发明的目的是，从沉淀的制备着手，依据物理化学原理，采用破坏加有分散剂和表面活性剂的胶体的方法，制取沉淀，克服中和共沉淀法的缺陷。

    本发明以氧化物的可溶性相应盐为原料，用去离子水溶解制成浓度约1N的溶液，过滤后加入分散剂硫酸氨和表面活性剂聚氧化乙烯，边搅拌边加入NH3·H2O（1N），调整PH值为1-5，使新形成地沉淀均匀溶解，成为胶体溶液，放置2-3小时后，破坏该胶体，制取沉淀，加入NH3H2O（1N），调整PH值为8-14，待沉淀稳定后，用PH值为9-13的去离子水洗涤3～5次。过滤脱去大部分水，将沉淀在90℃～160℃温度范围内，干燥10～50小时。将其在尼龙灌中，以非极性溶液（如乙醇，异丙醇等）为湿磨介质，湿磨5～30小时，干燥，经600℃～900℃轻烧，即可得到氧化物微粉。以制备ZrO2-y2o3微粉为例工艺流程如图：

    本发明依据物理化学原理，采用胶体破坏制取沉淀的方法，使沉淀在整个胶体中同时生成，克服了中和共沉淀法因沉淀剂在溶剂中分布不匀和金属离子浓度变化，造成粉料粒度和化学成分不均匀。同样依据物理化学优先吸附原理，通过加入分散剂和表面活性剂，消除了由于极性水分子和OH-吸附引起沉淀干燥时的团聚结块，无需乙醇脱水和长时间研磨、稀释、沉降分离等工艺过程，一步干燥即可制取松散氢氧化物。大大简化了沉淀处理工艺，节省了大量洗涤或沉降分离需要的异丙醇或无水乙醇，降低了粉料制造成本，同时也减少了因工艺过程复杂引入杂质的几率，提高了粉料质量。

    实施例1、将一定量的ZrOCl2·8H2O溶解于去离子水中，制成浓度为1N的溶液，过滤。加入0.5～3%的表面活性剂聚氧化乙烯和5～30%的分散剂硫酸氨搅拌使其分散均匀。加入1N的氨水，不断搅拌控制PH值在1～5范围内，待生成沉淀溶解形成胶体后，破坏该胶体，边搅拌边加入1N的氨水至PH＝8～14制得沉淀。将沉淀放置1～3小时后，用含有表面活性剂0.5～2%，分散剂10～20%的去离子水洗涤1～2次，再用去离子水洗涤2～4次。离心分离除去大部分水后，将湿沉淀在100～160℃干燥20～50小时，以ZrO2球为研磨体，异丙醇为湿磨介质，将干沉淀在尼龙衬球磨罐中，研磨5～30小时，在60℃～90℃范围内烘干，850℃轻烧2.5小时。制得ZrO2微粉的比表面积为21.7米2/克;粒度分析结果：平均粒径为0.37μm，＜1.0μm粒子占88%，最大粒径＜6μm。透射电镜分析晶粒度约为300A。

    实施例2：将一定量的ZrOCl2·8H2O与YCl3配比后，加入去离子水制成1N的溶液。按与例1相同的工艺制得ZrO2-Y2O3粉料。该粉料平均粒径为0.45μm、含ZrO295.22%、Y2O33.16%、灼减1.12%粉料纯度＞99%，相组成含约5%的N-ZrO2。

    实施例3、将一定量的ZrOCl2·8H2O与YCl3配比后，按例1工艺制得Y2O3含量为3.4mcl%的ZrO2-Y2O3微粉，用x-衍射分析其组成，晶粒度和晶格扭曲率。该粉料均为t-ZrO2相，晶粒度约为280A，晶格扭曲率＜0.07%。晶格扭曲率大小反映了Y2O3在粉料中的均匀性。晶粒间Y2O3含量差别越大，晶粒参数范围越大，x-衍射峰宽化度越大，由此求得的扭曲率越大。该粉料制成的坯体在1450℃保温3小时，烧结体密度达5.87g/Cm3，1500℃烧结3小时密度达5.96g/Cm3相组成均为四方相，平均晶粒度约0.5μm。