《一种适用于湿化学法制备陶瓷粉体的粒径控制方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种适用于湿化学法制备陶瓷粉体的粒径控制方法.pdf（7页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103833377 A (43)申请公布日 2014.06.04 CN 103833377 A (21)申请号 201410106862.2 (22)申请日 2014.03.21 C04B 35/626(2006.01) C04B 35/44(2006.01) C04B 35/505(2006.01) (71)申请人 景德镇陶瓷学院 地址 333001 江西省景德镇市珠山区陶阳南 路景德镇陶瓷学院 (72)发明人 常启兵 汪永清 王霞 周健儿 张小珍 冯晓雪 符文彬 (74)专利代理机构 广州广信知识产权代理有限 公司 44261 代理人 李玉峰 (54) 发明名称 。
2、一种适用于湿化学法制备陶瓷粉体的粒径控 制方法 (57) 摘要 本发明公开了一种适用于湿化学法制备陶瓷 粉体的粒径控制方法为， 在通过湿化学法获得的 初始粉体中添加可燃物， 经过均匀混合、 干燥、 煅 烧而获得陶瓷粉体 ； 所述可燃物为在低于煅烧温 度下可完全烧除、 无熔化且无遗留灰烬的固态颗 粒可燃物。本发明简便易操作、 经济实用， 通过添 加可燃物控制煅烧过程中纳米粉体颗粒之间的烧 结程度， 以减小和控制纳米粉体的团聚粒径， 从而 切实有效地获得组成均匀、 粒径可控的纳米陶瓷 粉体。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产。
3、权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103833377 A CN 103833377 A 1/1 页 2 1. 一种适用于湿化学法制备陶瓷粉体的粒径控制方法， 其特征在于 ： 在通过湿化学法 获得的初始粉体中添加可燃物， 经过均匀混合、 干燥、 煅烧而获得陶瓷粉体 ； 所述可燃物为 在低于煅烧温度下可完全烧除、 无熔化且无遗留灰烬的固态颗粒可燃物。 2. 根据权利要求 1 所述的适用于湿化学法制备陶瓷粉体的粒径控制方法， 其特征在 于 ： 按质量比所述初始粉体可燃物 1 4 1 4。 3. 根据权利要求 1 所述的适用于湿化学法制备陶瓷粉。
4、体的粒径控制方法， 其特征在 于 ： 所述可燃物的粒径为 0.02 15m。 4. 根据权利要求 1 所述的适用于湿化学法制备陶瓷粉体的粒径控制方法， 其特征在 于 ： 所述可燃物为淀粉、 石墨。 5. 根据权利要求 1 或 2 或 3 或 4 所述的适用于湿化学法制备陶瓷粉体的粒径控制方 法， 其特征在于 ： 所述陶瓷粉体为 CoAl2O4蓝色陶瓷色料。 6. 根据权利要求 1 或 2 或 3 或 4 所述的适用于湿化学法制备陶瓷粉体的粒径控制方 法， 其特征在于 ： 所述陶瓷粉体为掺 Cr 的 YAlO3粉红色陶瓷色料。 权 利 要 求 书 CN 103833377 A 2 1/4 页 3。
5、 一种适用于湿化学法制备陶瓷粉体的粒径控制方法 技术领域 0001 本发明涉及陶瓷粉体制备技术领域， 尤其涉及一种对采用湿化学法制备的陶瓷初 始粉体在烧结过程中进行粉体粒径控制的方法。 背景技术 0002 湿化学法是指有液相参加的、 通过化学反应来制备材料的方法， 是现代粉体工程 尤其是纳米陶瓷粉体常用的制备方法。湿化学法主要包括均相沉淀法、 溶胶 - 凝胶法、 水 热法、 微乳液法、 反微乳液法、 有机物辅助燃烧法等。除水热法外， 其他方法均是首先通过 化学反应获得初始粉体 （这里所指初始粉体对均相沉淀法是经过滤处理所得到的沉淀 ； 溶 胶 - 凝胶法是经陈化处理后所得的溶胶或者凝固后所得的。
6、凝胶 ； 微乳液法或反微乳液法 是经破乳处理后所得的沉淀 ； 有机物辅助燃烧法是经燃烧处理后所得的粉体） ， 然后通过干 燥、 煅烧获得粉体晶相。目前， 采用湿化学法制备纳米陶瓷粉体， 存在着以下两个问题而对 粉体粒径造成影响 ： 0003 (1) 干燥过程易导致粉体团聚 0004 在溶液阶段， 即使通过控制反应条件、 溶液性质以及添加分散剂等方法可获得粒 径为 5-30nm 左右的初始粉体 ； 但是在干燥阶段， 由于液相的存在， 所形成的表面张力使得 所得初始粉体之间产生严重的团聚。 尽管通过降低溶剂表面张力以及添加分散剂等方法可 以在一定程度上减少团聚 （例如， 均相沉淀法制备纳米氧化锆粉。
7、体， 通过多次清洗以去除氯 离子， 最后再使用乙醇为溶剂清洗沉淀， 以降低粉体颗粒间的表面张力） ， 但是很显然， 这些 方法不仅增加了工艺难度和制备成本， 而且在一定程度上造成了环境污染。 0005 (2) 煅烧过程导致粉体产生硬团聚 0006 除水热法外， 其他湿化学法所得到的初始粉体一般为氢氧化物， 需经过一定温度 的煅烧才能获得所需晶相。在煅烧过程中， 氢氧化物分解形成的纳米颗粒具有很高的烧结 活性， 很容易相互之间烧结而形成硬团聚， 这使得最终得到的粉体的粒径较大 （团聚粒径在 几十甚至上百微米， 远大于粉体晶粒尺寸） ， 粒径分布较宽。如果通过降低煅烧温度来减少 硬团聚， 则需要更。
8、长的处理时间， 且容易造成部分氢氧化物不能完全转化。 0007 水热法尽管无需煅烧， 但这种方法需要特定的高压设备 ； 而且由于生产为间歇式、 生产效率低， 因此并没有在实际生产中获得大范围的推广。 发明内容 0008 本发明的目的在于克服现有技术的不足， 提供一种简便易操作、 经济实用的适用 于湿化学法制备陶瓷粉体的粒径控制方法， 通过添加可燃物控制煅烧过程中纳米粉体颗粒 之间的烧结程度， 减小纳米粉体的团聚粒径， 并实现纳米陶瓷粉体团聚粒径的控制， 从而切 实有效地获得组成均匀、 粒径可控的纳米陶瓷粉体。 0009 本发明的目的通过以下技术方案予以实现 ： 0010 本发明提供的一种适用于。
9、湿化学法制备陶瓷粉体的粒径控制方法为， 在通过湿化 说 明 书 CN 103833377 A 3 2/4 页 4 学法获得的初始粉体中添加可燃物， 经过均匀混合、 干燥、 煅烧而获得陶瓷粉体 ； 所述可燃 物为在低于煅烧温度下可完全烧除、 无熔化且无遗留灰烬的固态颗粒可燃物。 0011 根据所制备陶瓷粉体的性质， 选择如前所述合适的湿化学法获得初始粉体 （沉淀、 溶胶、 凝胶、 粉体） 。针对现有技术在煅烧过程中容易产生团聚而导致纳米陶瓷粉体粒径变 大的问题， 本发明采用在初始粉体中添加可燃物的方法， 使得可燃物在煅烧过程中被烧除 并在纳米陶瓷粉体颗粒之间形成间隙， 由此减少了纳米粉体之间的团。
10、聚以及由烧结引起的 晶粒长大。通过选择调节可燃物的粒径及其添加量使得陶瓷粉体的粒径可控， 从而实现减 小并控制纳米陶瓷粉体团聚粒径的目的。 0012 进一步地， 本发明按质量比所述初始粉体可燃物 1 4 1 4。所述可燃物 为淀粉、 石墨， 其粒径选择根据所制备陶瓷粉体的粒径， 为 0.02 15m。 0013 本发明所述初始粉体与可燃物的混合方法， 对于沉淀、 凝胶或粉体的混合可采用 湿法球磨 ； 对于溶胶的混合可采用搅拌法， 直至溶胶转变为凝胶。 对于初始粉体与可燃物混 合后的干燥， 依据所用溶剂的性质， 可采用烘箱干燥、 微波干燥， 减压干燥、 喷雾干燥等。在 煅烧过程中， 煅烧温度取决。
11、于所制备陶瓷粉体的成相温度。 0014 本发明所述方法适用于 CoAl2O4蓝色陶瓷色料、 或者是掺 Cr 的 YAlO3粉红色陶瓷 色料等陶瓷粉体的制备。 0015 本发明具有以下有益效果 ： 0016 (1) 本发明将可燃物与湿化学法制备的初始粉体混合， 并在煅烧过程中烧除， 从而 在纳米陶瓷粉体颗粒之间形成间隙， 降低了纳米粉体之间的团聚程度， 能够有效避免因煅 烧而导致的纳米粉体粒径的快速增加和产生硬团聚。由于能够切实有效地减少硬团聚， 特 别是大粒径硬团聚的形成， 因而减少了纳米陶瓷粉体的团聚粒径。 0017 (2) 本发明通过调节可燃物的粒径和含量， 可以控制初始粉体颗粒之间的团聚。
12、状 态， 经过煅烧后可获得不同粒径的粉体， 实现陶瓷粉体的粒径控制。 0018 (3) 本发明简便易行、 可操作性强， 所添加的可燃物价格低廉， 与传统的湿化学法 需要大量的清洗操作相比， 降低了制备工艺难度以及生产成本， 经济实用， 适合于工业化生 产。 附图说明 0019 下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述 ： 0020 图 1 是本发明实施例一初始粉体的透射电镜 （TEM） 图 ； 0021 图 2 是本发明实施例一所制得陶瓷色料的扫描电镜 （SEM） 图 （初始粉体淀粉 2 1） 。 具体实施方式 0022 本发明以 CoAl2O4蓝色陶瓷色料、 掺 Cr 的 YAlO3。
13、粉红色陶瓷色料为例进行说明， 但 并不限于这些陶瓷粉体。 0023 实施例一 ： 0024 本实施例用于制备 CoAl2O4蓝色陶瓷色料， 其制备方法和粒径的控制方法如下 ： 0025 (1) 将 Co(NO3)26H2O3.4926g、 Al(NO3)29H2O13.5046g、 甘氨酸 9.0084g 溶解于 说 明 书 CN 103833377 A 4 3/4 页 5 200ml 水中而得到混合溶液。将该混合溶液置于蒸发皿中， 调节电炉的功率， 使溶液中的水 分缓慢蒸发， 至溶液粘稠并形成大的气泡时， 增大电炉功率使溶液燃烧而获得初始粉体。 如 图 1 所示， 初始粉体的粒径在 30nm。
14、 左右。 0026 (2) 在初始粉体中按照表 1 所示添加石墨或淀粉进行混合， 其中， 石墨的平均粒径 D50 为 13.1m， 淀粉的平均粒径 D50 为 9.21m。加入无水乙醇作为助磨剂， 球磨 2h 混合 均匀， 烘箱干燥后置于马弗炉中在 1000或 1100下煅烧得到 CoAl2O4蓝色陶瓷色料。使 用激光粒度仪进行测定的结果如表 1 所示。 0027 表 1 实施例一可燃物的添加及煅烧温度对 CoAl2O4蓝色陶瓷色料粒径的影响 0028 可燃物初始粉体可燃物 （质量比）煅烧温度陶瓷色料平均粒径 (D50) 石墨2 110008.438m 石墨2 111007.788m 石墨4 。
15、110004.132m 石墨4 111005.794m 淀粉2 110004.108m 淀粉4 110005.192m 0029 无 100019.17m 无 110022.33m 0030 表 1 结果显示， 未添加可燃物， 所得粉体的团聚粒径 D50 达到 20m 左右， 说明粉 体出现明显的团聚。 添加可燃物后， 经过煅烧， 粉体的粒径依据所添加可燃物的粒径而略有 不同， 粉体团聚粒径在 10m 和 5m（见图 2） 左右， 明显降低了纳米粉体之间的团聚程度， 并且小于可燃物粒径。 同时， 可燃物的含量对粉体粒径也有影响， 这取决于可燃物与粉体的 堆积情况。 0031 实施例二 ： 00。
16、32 本实施例用于制备掺 Cr 的 YAlO3粉红色陶瓷色料， 其制备方法和粒径的控制方法 如下 ： 0033 (1) 将硝酸钇 11.4918g、 硝酸铬 0.12g、 硝酸铝 11.1414g 溶解于 80ml 蒸馏水中而 得到 A 溶液 ； 将甘氨酸 7.507g 溶解于 100ml 蒸馏水中， 并用氨水调整溶液 pH 值为或者略大 于 7 而得到 B 溶液。将 B 溶液缓慢加入到 A 溶液中， 搅拌均匀而得到混合溶液。将该混合 溶液加入到耐热煲中， 并使用带变压器的盘式电炉， 直到溶液呈粘稠状、 半球状泡成硬壳 ； 然后提高变压器电压， 升温至溶液燃烧形成淡粉色蓬松状固体而得到初始粉体。
17、。 0034 (2) 在初始粉体中按照表 2 所示添加可燃物石墨或淀粉进行混合， 其中， 石墨的平 说 明 书 CN 103833377 A 5 4/4 页 6 均粒径 D50 为 13.1m， 淀粉的平均粒径 D50 为 9.21m。加入 30ml 乙醇放置于行星磨中 球磨 15min 混合均匀， 烘干后在 1300温度下煅烧而得到掺 Cr 的 YAlO3粉红色陶瓷色料。 0035 使用激光粒度仪进行测定， 本实施例初始粉体的粒径 D50 为 0.354m。以未添加 可燃物而制得到的掺 Cr 的 YAlO3粉红色陶瓷色料作为对比， 本实施例添加可燃物并煅烧后 测得的结果如表 2 所示。 00。
18、36 表 2 实施例二可燃物的添加对掺 Cr 的 YAlO3粉红色陶瓷色料粒径的影响 0037 可燃物初始粉体可燃物 （质量比）煅烧温度陶瓷色料平均粒径 (D50) 石墨2 113001.710m 石墨1 113002.258m 石墨2 313002.831m 石墨1 213002.300m 淀粉2 113001.617m 0038 淀粉1 113002.073m 淀粉2 313003.303m 淀粉1 213003.164m 无 130014.41m 0039 表 2 结果显示， 由于煅烧温度较高 （1300） ， 未添加可燃物的陶瓷粉体的团聚粒 径 D50 在 10m 以上， 与初始粉体的粒径相差甚远， 表明团聚明显。添加可燃物、 经 1300 煅烧后， 所得陶瓷粉体的团聚粒径 D50 可低至 1.710m （添加石墨） /1.617m （添加淀粉） ， 显然大大降低了纳米陶瓷粉体的团聚程度， 效果显著。 尽管煅烧温度较高， 但本实施例陶瓷 粉体的粒径 D50 仍可低于 2m， 无需后续球磨便可直接用于陶瓷生产， 简化了工艺并降低 了能耗。 说 明 书 CN 103833377 A 6 1/1 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103833377 A 7 。