專利名稱：一種碳化鋯陶瓷粉體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳化鋯陶瓷粉體的制備方法。
背景技術(shù)：
碳化鋯(ZrC)是近幾年來非氧化物陶瓷材料的研究熱點(diǎn)。ZrC屬于過渡金屬碳化物，具有高硬度、強(qiáng)耐磨性、低熱膨脹率、高熱導(dǎo)率、高電導(dǎo)率等優(yōu)良性能。與碳化硅等其它過渡金屬碳化物相比，ZrC具有更優(yōu)異的化學(xué)物理性質(zhì)。碳化鋯陶瓷粉末是一種極其重要的新型工程陶瓷原料，其優(yōu)異的特點(diǎn)使其在硬質(zhì)合金上有很大的應(yīng)用空間，可以提高硬質(zhì)合金強(qiáng)度、耐腐蝕性等。碳化鋯是生產(chǎn)原子能級海綿鋯的原料，可以用作高級耐火材料的添加劑。碳化鋯具有高強(qiáng)度和硬度；其次，對于2200m/s的中子，純鋯的吸收截面為O. 18±0· 02mb,碳的吸收截面為3. 2mb,因此ZrC熱中子吸收截面?。辉僬?，137Cs于1600、1800°C時在ZrC涂層中的擴(kuò)散系數(shù)比在SiC涂層中低兩個數(shù)量級，因此ZrC耐輻射性能好， 可以做高溫氣冷堆包覆燃料顆粒阻擋層的材料。碳化鋯是過渡族元素Zr和C形成的一種非化學(xué)計量的碳化物即ZrCx(O. 5 ^ X ^ 1)，這是由于NaCl型晶體結(jié)構(gòu)是一種亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，且ZrC極易氧化，其氧化溫度為300°C左右。O原子可取代C原子的位置從而形成ZrCxOy化合物。因此,碳化錯作為增強(qiáng)碳纖維的抗氧化性的保護(hù)材料被廣泛應(yīng)用。由于碳化鋯的特殊用途，人們對碳化鋯粉體的性能也提出了相應(yīng)的要求純度高，氧含量低且晶粒細(xì)小。碳化鋯陶瓷粉末的傳統(tǒng)合成工藝為低溫合成法、燃燒合成法、碳熱還原法、溶膠-凝膠法等。由這些工藝合成的碳化鋯粉末雖然粒徑可達(dá)到幾十到幾百納米，但由于工藝及原料等因素的影響，且中間產(chǎn)物ZrCxOy轉(zhuǎn)化成ZrC困難，因此普遍存在純度不高的問題。目前，國內(nèi)外學(xué)者用溶膠凝膠方法制備高純、超細(xì)的碳化鋯粉末。Mickael DolTe、Dominique Gosset等，以正丙醇錯、乙酸及鹿糖為錯源與碳源制得前驅(qū)體。將其在1400 1800°C進(jìn)行熱處理，得到粒徑為90 150nm的ZrC，氧含量在3 at. 8 at. %之間。YongjieYan等，以Zr0Cl2*8H20、酚醛樹脂分別為鋯源與碳源制得前驅(qū)體。將前驅(qū)體1400°C保溫Ih進(jìn)行熱處理，得到平均粒徑為200nm的ZrC，但結(jié)合碳的含量僅為10. 67% (理論碳含量為
11.64%)。可見如果采用傳統(tǒng)的熱處理方式，所需合成時間長，能耗大，成本較高。且所得產(chǎn)物中氧含量通常較高或結(jié)合碳較理論值偏低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種碳化鋯陶瓷粉體的制備方法，該方法低成本、節(jié)能，采用該方法所得到的碳化鋯陶瓷粉體氧含量低且晶粒細(xì)小。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種碳化鋯陶瓷粉體的制備方法，其特征在于它包括如下步驟
O原料的選取按正丙醇鋯與蔗糖的物質(zhì)量(摩爾比)比為12:3. 6 12:4. 6[即12:(3. 6 4. 6)]，正丙醇鋯、稀釋劑正丙醇、螯合劑乙酸的體積比為(2 3)]選取正丙醇鋯、蔗糖、稀釋劑正丙醇(即正丙醇)、螯合劑乙酸；按蔗糖與溶劑乙酸的配比=(7 8)g:50mL,選取溶劑乙酸；
2)干凝膠粉的制備
將蔗糖溶于溫度為75 90°C的溶劑乙酸中，所得溶液冷卻至室溫，得到碳源溶液(作為碳源使用);取稀釋劑正丙醇總體積25 50%的正丙醇與正丙醇鋯混合后置于25 30°C的恒溫水浴鍋中攪拌，添加螯合劑乙酸，攪拌使其混合均勻，得到正丙醇鋯混合液；將余下的正丙醇與碳源溶液混合，得到碳源混合溶液；然后將碳源混合溶液滴加到高速攪拌的正丙醇鋯混合液中，在25 30°C下，攪拌I 3天，混合均勻，生成較好的三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，經(jīng)過I 4天陳化后，獲得深紅色的凝膠；凝膠置于80 150°C干燥箱內(nèi)干燥24 48h，干法研磨Ih 2h后，得到干凝膠粉；
3)前驅(qū)體粉的制備
干凝膠粉在氬氣保護(hù)的條件下進(jìn)行熱處理，以3 5°C /min的升溫速率，在600 700°C溫度下保溫30 60min (充分分解及排除有機(jī)物)，冷卻后進(jìn)行干法研磨O. 5 lh，得到碳化鋯前驅(qū)體粉；
4)前驅(qū)體粉的熱處理· 10 15g碳化錯前驅(qū)體粉置于鋪有石墨紙的(內(nèi)徑F40mm,外徑為F50 mm)獨(dú)立石墨模具中，蓋上石墨蓋(該模具也可應(yīng)用于放電等離子體SPS的粉體合成中)，石墨模具置于熱壓模具的環(huán)形外套上(一次至多可放4個石墨模具，如圖1)，放入熱壓爐中并通以氬氣保護(hù)，以5°C 10°C /min的速率加熱到1550 1800°C的反應(yīng)溫度(其中最佳的合成溫度范圍是1650 1750°C)，在反應(yīng)溫度(合成溫度)下保溫時間為25 60分鐘(最佳保溫時間為30 50分鐘)，獲得晶粒粒徑在150 500nm范圍內(nèi)的碳化鋯陶瓷粉體。石墨模具僅置于熱壓模具的環(huán)形外套上，碳化鋯粉體的制備可與一些材料的制備同時進(jìn)行(其它材料的制備過程中，需保證無與碳化鋯前驅(qū)體粉及最終產(chǎn)物碳化鋯發(fā)生反應(yīng)的氣體放出)。具體見實施例I和4。所述正丙醇鋯、蔗糖、稀釋劑正丙醇、螯合劑乙酸、溶劑乙酸的含H2O量均小于
O.05wt% (體系為無水體系，即所選取的有機(jī)試劑含H2O < O. 05wt%)。步驟I)所述的高速攪拌是指轉(zhuǎn)速1100 1300r/min。步驟4)中碳熱還原反應(yīng)器為獨(dú)立的石墨模具，構(gòu)成類似于單個碳管爐的結(jié)構(gòu)。步驟4)中所獲碳化錯陶瓷粉體的氧含量為O. 3 wt% I. 2 wt%,晶粒粒徑150 500nm之間。本發(fā)明均采用無水的有機(jī)溶劑作為原料，避免了因大量水分子的存在而導(dǎo)致合成及后續(xù)燒結(jié)溫度升高的問題；且用適量的正丙醇稀釋，解決了因正丙醇鋯的粘稠迅速凝膠的問題，在一定程度上延長了溶膠存在的時間，增加了溶膠凝膠的均勻性。具體見對比實施例5。本發(fā)明采用熱壓爐中放置獨(dú)立的石墨模具，將前驅(qū)體粉放入獨(dú)立的石墨模具的條件下進(jìn)行碳熱還原反應(yīng)。碳化鋯合成涉及的固相反應(yīng)為還原反應(yīng)，獨(dú)立的石墨模具構(gòu)成類似于單個碳管爐的結(jié)構(gòu)，為反應(yīng)提供了較強(qiáng)的還原氣氛，促進(jìn)了碳化鋯的形成，有效地降低了最終產(chǎn)物中氧的含量，可將其含量成功控制在O. 3 wt%左右，同時利用其還原氣氛有效地抑制了晶體的長大，解決了氧含量隨著溫度升高、保溫時間延長而降低但晶體隨著溫度升高、保溫時間延長而長大這一矛盾。另一方面，因獨(dú)立的模具僅置于熱壓模具的外套上，并無阻礙熱壓模具中其它粉體及塊體的制備，從而可與一些其它材料的制備同時進(jìn)行(其它材料的制備過程中需保證無與前驅(qū)體及最終產(chǎn)物碳化鋯反應(yīng)的氣體放出)，達(dá)到供熱的效果，加之純相碳化鋯的合成溫度高，需大量的能量供以碳熱還原-吸熱反應(yīng)的進(jìn)行。所以本方法大大降低了損耗，達(dá)到了節(jié)能的效果。且與放電等離子體制備碳化鋯的技術(shù)相比，熱壓爐更具有普遍性和經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明的有益效果是以正丙醇鋯、蔗糖分別為鋯源、碳源，并以乙酸作為螯合劑、正丙醇為稀釋劑，采用溶膠-凝膠方法制備出適合快速合成的前軀體。前驅(qū)體粉熱處理步驟中，由于獨(dú)立的石墨模具存在，碳化鋯粉末的合成可與熱壓中一些材料的制備同時進(jìn)行，達(dá)到供熱的效果，大大降低了損耗，達(dá)到節(jié)能的效果；且石墨模具類似單個小型碳管爐，為體系提供還原氣氛，有效地解決了碳化鋯粉體中氧含量普遍較高的問題。獲得純度高、晶粒細(xì)小(平均粒徑小于500nm)的碳化鋯陶瓷粉體。通過X射線衍射分析為單一碳化鋯物相，產(chǎn)物中氧含量為O. 3 wt% 1.2 wt%，游離碳含量為O. 5 wt% 2 wt%之間；晶粒均勻細(xì)小，平均粒徑小于500nm。
該碳化鋯陶瓷粉體不僅適用于制備增強(qiáng)碳纖維抗氧化能力的保護(hù)材料，更適用于第四代核電站包覆燃料顆粒阻擋層的材料。


圖I為本發(fā)明制備碳化鋯陶瓷粉體的熱壓設(shè)備模具裝置圖。圖2為本發(fā)明制備的碳化鋯陶瓷粉體的XRD譜圖，譜線a、譜線b、譜線C、譜線d分別是實施例I、實施例2、實施例3、實施例4所制備的碳化鋯陶瓷粉體的譜線。圖3為本發(fā)明中實施例I制備的碳化鋯陶瓷粉體的SEM照片。圖4為本發(fā)明中實施例2制備的碳化鋯陶瓷粉體的SEM照片。圖5為本發(fā)明中實施例3制備的碳化鋯陶瓷粉體的SEM照片。圖6為本發(fā)明中實施例4制備的碳化鋯陶瓷粉體的SEM照片。圖7為本發(fā)明專利實施例5對比試驗制備的碳化鋯陶瓷塊體的SEM照片。圖8為本發(fā)明專利實施例5制備的碳化鋯陶瓷塊體SEM照片。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。實施例I :
(I)將Sg蔗糖溶于溫度為85°C的50mL溶劑乙酸中，所得溶液冷卻至室溫，得到碳源溶液(作為碳源使用)；將8mL的正丙醇鋯用24mL的稀釋劑正丙醇稀釋后，放置于25°C的恒溫水浴鍋中攪拌20分鐘，添加3mL的螯合劑乙酸到該混合液中，并攪拌15分鐘使其混合均勻，得到正丙醇鋯混合液；按正丙醇鋯與蔗糖的物質(zhì)量比為12:4. 4量取碳源溶液，并用40mL的正丙醇稀釋得到碳源混合溶液；然后將碳源混合溶液滴加到高速攪拌的正丙醇鋯混合液中，在25°C下，攪拌2天，混合均勻，經(jīng)過I天陳化后，獲得深紅色的凝膠，隨后在150°C的干燥箱中干燥48h，干法研磨Ih后，得到干凝膠粉。
(2)將干凝膠粉在管式爐中氬氣保護(hù)條件下進(jìn)行熱處理，以5°C /min的升溫速率，在700°C的溫度下保溫30min，冷卻后干法研磨Ih后得到碳化鋯前驅(qū)體粉；
(3) 取12g碳化鋯前驅(qū)體粉置于鋪有石墨紙的石墨模具中(內(nèi)徑F40mm，外徑為F50mm),蓋上石墨蓋，石墨模具置于熱壓模具的環(huán)形外套上(一次至多可放4個石墨模具，如圖I )，熱壓模具內(nèi)同時制備TiB2-碳復(fù)合材料[將按一定比例混合均勻的粉末(TiB2粉、石墨粉)放入熱壓石墨模具中，置于熱壓燒結(jié)爐內(nèi)，并保持30MPa軸向壓力至燒結(jié)完成]。制備過程中并充入氬氣作為保護(hù)氣氛，以8°C /min的速率加熱到1800°C，并在該溫度下保溫25分鐘后隨爐冷卻至室溫，獲得松散的黑色粉末(即碳化鋯陶瓷粉)及TiB2-碳復(fù)合材料。采用XRD檢測其物相組成為單相碳化鋯，未發(fā)現(xiàn)氧化鋯相(見圖2譜線a)，SEM分析顯示粉末顆粒粒徑均小于500nm (見圖3)，平均粒徑為356. 8nm (Zeta PALS激光粒度分布儀測定)。產(chǎn)物中的碳化鋯的純度為97 wt% 98 wt%，其中氧含量為O. 62 wt% (TC-600氧氮分析儀)，結(jié)合碳和游離碳含量分別為11. 01被％和I. 31 wt%(美國LECD公司的CS-444型號碳硫分析儀)。所得TiB2-碳復(fù)合材料的相對密度為96. 13%，電阻率為33. 52 μ Ω -cm,抗彎強(qiáng)度為198. 15MPa，斷裂韌性為3. 40 MPa · m1/2。實施例2
(I)將7. 5g蔗糖溶于溫度為75°C的50mL溶劑乙酸中，所得溶液冷卻至室溫，得到碳源溶液(作為碳源使用)；將8mL的正丙醇鋯用16mL的稀釋劑正丙醇稀釋后，放置于30°C的恒溫水浴鍋中攪拌20分鐘，添加2mL的螯合劑乙酸到該混合液中，并攪拌15分鐘使其混合均勻，得到正丙醇鋯混合液。按正丙醇鋯與蔗糖的物質(zhì)量比為12:4量取碳源溶液，并用16mL的正丙醇稀釋得到碳源混合溶液；然后將碳源混合溶液滴加到高速攪拌的正丙醇鋯混合液中，在25°C下，攪拌2天，混合均勻，經(jīng)過3天陳化后，獲得深紅色的凝膠，隨后在80°C的干燥箱中干燥48h，干法研磨2h后，得到干凝膠粉。(2)將干凝膠粉在管式爐中氬氣保護(hù)條件下進(jìn)行熱處理，以5°C /min的升溫速率，在650°C的溫度下保溫30min，冷卻后干法研磨O. 5h后得到碳化鋯前驅(qū)體粉；
(3)取12g碳化鋯前驅(qū)體粉置于鋪有石墨紙的石墨模具中(內(nèi)徑F40mm，外徑為F50mm)，蓋上石墨蓋，石墨模具置于熱壓模具的環(huán)形外套上，放入熱壓爐中并通以氬氣保護(hù)，以IO0C /min的速率加熱到1650°C，并在該溫度下保溫30分鐘后隨爐冷卻至室溫，獲得松散的黑色粉末(即碳化鋯陶瓷粉)，采用XRD檢測其物相組成為單相碳化鋯，未發(fā)現(xiàn)氧化鋯相(見圖2譜線b)，SEM分析顯示粉末顆粒粒徑均小于500nm (見圖4)，平均粒徑為156. 4nm(Zeta PALS激光粒度分布儀測定)。產(chǎn)物中的碳化鋯的純度為97 wt% 98 wt%，其中氧含量為1.01 wt%(TC-600氧氮分析儀)，結(jié)合碳和游離碳含量分別為10.45 wt%和O. 84 wt %(美國LE⑶公司的CS-444型號碳硫分析儀)。實施例3
(I)將7g蔗糖溶于溫度為80°C的50mL溶劑乙酸中，所得溶液冷卻至室溫，得到碳源溶液(作為碳源使用);將8mL的正丙醇鋯用SmL的稀釋劑正丙醇稀釋后，放置于25°C的恒溫水浴鍋中攪拌20分鐘，添加2mL的螯合劑乙酸到該混合液中，并攪拌15分鐘使其混合均勻，得到正丙醇鋯混合液。按正丙醇鋯與蔗糖的物質(zhì)量比為12:4. 6量取碳源溶液，并用24mL的正丙醇稀釋得到碳源混合溶液；然后將碳源混合溶液滴加到高速攪拌的正丙醇鋯混合液中，在30°C下，攪拌I天，混合均勻，經(jīng)過2天陳化后，獲得深紅色的凝膠，隨后在80°C的干燥箱中干燥48h，干法研磨Ih后，得到干凝膠粉。(2)將干凝膠粉在管式爐中氬氣保護(hù)條件下進(jìn)行熱處理，以5°C /min的升溫速率，在600°C的溫度下保溫60min，充分排除有機(jī)物，冷卻后干法研磨Ih后得到碳化鋯前驅(qū)體粉；
(3)取IOg碳化鋯前驅(qū)體粉置于鋪有石墨紙的石墨模具中(內(nèi)徑F40mm，外徑為F50mm)，蓋上石墨蓋，石墨模具置于熱壓模具的環(huán)形外套上。放入熱壓爐中并通以氬氣保護(hù)，以5°C /min的速率加熱到1550°C，并在該溫度下保溫50分鐘后隨爐冷卻至室溫，獲得松散的黑色粉末(即碳化鋯陶瓷粉)，采用XRD檢測其物相組成為單相碳化鋯，未發(fā)現(xiàn)氧化鋯相(見圖2譜線c)，SEM分析顯示粉末顆粒粒徑均小于500nm (見圖5)，平均粒徑為330. 4nm(Zeta PALS激光粒度分布儀測定)。產(chǎn)物中的碳化鋯的純度為95 wt% 96 wt%，其中氧含量為I. 17 wt% (TC-600氧氮分析儀)，結(jié)合碳和游離碳含量分別為10. 72 wt%和2. 00 wt%(美國LE⑶公司的CS-444型號碳硫分析儀)。
實施例4
(I)將7g蔗糖溶于溫度為90°C的50mL溶劑乙酸中，所得溶液冷卻至室溫，得到碳源溶液(作為碳源使用)；將8mL的正丙醇鋯用16mL的稀釋劑正丙醇稀釋后，放置于27°C的恒溫水浴鍋中攪拌20分鐘，添加2. 5mL的螯合劑乙酸到該混合液中，并攪拌15分鐘使其混合均勻，得到正丙醇鋯混合液。按正丙醇鋯與蔗糖的物質(zhì)量比為12:3. 6量取碳源溶液，并用48mL的正丙醇稀釋得到碳源混合溶液；然后將碳源混合溶液滴加到高速攪拌的正丙醇鋯混合液中，在27°C下，攪拌3天，混合均勻，經(jīng)過4天陳化后，獲得深紅色的凝膠，隨后在IIO0C的干燥箱中干燥24h，干法研磨2h后，得到干凝膠粉。(2)將干凝膠粉在管式爐中氬氣保護(hù)條件下進(jìn)行熱處理，以3°C /min的升溫速率，在650°C的溫度下保溫45min，充分排除有機(jī)物，冷卻后干法研磨Ih后得到碳化鋯前驅(qū)體粉；
(3)取15g碳化鋯前驅(qū)體粉置于鋪有石墨紙的石墨模具中(內(nèi)徑F40mm，外徑為F50mm),蓋上石墨蓋，石墨模具置于熱壓模具的環(huán)形外套上。熱壓模具內(nèi)同時制備TiB2-碳復(fù)合材料[將混合均勻的粉末(TiB2粉、石墨粉)放入石墨模具中，置于熱壓燒結(jié)爐內(nèi)，并保持30MPa軸向壓力至燒結(jié)完成]。制備過程中并充入氬氣作為保護(hù)氣氛，以5°C /min的速率加熱到1750°C，并在該溫度下保溫60分鐘后隨爐冷卻至室溫，獲得松散的黑色粉末(即碳化鋯陶瓷粉)及TiB2-碳復(fù)合材料。采用XRD檢測其物相組成為單相碳化鋯，未發(fā)現(xiàn)氧化鋯相(見圖2譜線d)，SEM分析顯示粉末顆粒粒徑均小于500nm (見圖6)，平均粒徑為426. 2nm (Zeta PALS激光粒度分布儀測定)。產(chǎn)物中的碳化鋯的純度為98 wt% 99 wt%，其中氧含量為O. 30 wt% (TC-600氧氮分析儀)，結(jié)合碳和游離碳含量分別為10. 02被％和O. 27 wt%(美國LECD公司的CS-444型號碳硫分析儀)。TiB2-碳復(fù)合材料的相對密度為96. 45%，電阻率為34. 42 μ Ω · cm，抗彎強(qiáng)度為197. 37MPa，斷裂韌性為3. 36 MPa · m1/2。對比實例(該實施例為對比實例，即有水體系與無水體系對比)
按照實施例2制備碳化鋯粉末，所不同的是在干凝膠粉的制備中，額外滴加2mL的H2O于稀釋后的碳源中，使溶膠體系變?yōu)橛兴w系。其它步驟嚴(yán)格按照實施例2所述的工藝條件制備。隨后將所得的2 g碳化鋯粉末放入塊體燒結(jié)石墨模具中，置于放電等離子體(SPS)燒結(jié)爐內(nèi)，并保持30MPa軸向壓力至燒結(jié)完成。制備過程中充入氬氣作為保護(hù)氣氛，以100°C /min的速率加熱到1850°C，并在該溫度下保溫5分鐘后隨爐冷卻至室溫，獲得碳化鋯陶瓷塊體。其斷面掃描圖片見圖7 ;同時，便于比較，將實施例2中所制備碳化鋯粉末按同樣的燒結(jié)工藝進(jìn)行燒結(jié)，(即2 g粉末放入塊體燒結(jié)石墨模具中，置于放電等離子體(SPS)燒結(jié)爐內(nèi)，并保持30MPa軸向壓力至燒結(jié)完成。制備過程中并充入氬氣作為保護(hù)氣氛，以IOO0C /min的速率加熱到1850°C，并在該溫度下保溫5分鐘后隨爐冷卻至室溫)獲得碳化鋯陶瓷塊體。其斷面掃描圖片見圖8。從斷面圖片分析可知，當(dāng)溶膠凝膠體系為無水體系時，所得粉末燒結(jié)活性高，在同工藝下制備的塊體更為密實，且晶粒細(xì)小。本發(fā)明各原料的上下限、區(qū)間取值，以及工藝參數(shù)(如溫度、時間等)的上下限、區(qū)間取值都能實現(xiàn)本發(fā)明，在此不一一列舉實施例?！?br> 權(quán)利要求
1.一種碳化鋯陶瓷粉體的制備方法，其特征在于它包括如下步驟 1)原料的選取按正丙醇鋯與蔗糖的物質(zhì)量比為12:3.6 12:4. 6，正丙醇鋯、稀釋劑正丙醇、螯合劑乙酸的體積比為8:32:2 8:64:3，選取正丙醇鋯、蔗糖、稀釋劑正丙醇、螯合劑乙酸；按蔗糖與溶劑乙酸的配比=(7 8) g:50mL，選取溶劑乙酸； 2)干凝膠粉的制備 將蔗糖溶于溫度為75 90°C的溶劑乙酸中，所得溶液冷卻至室溫，得到碳源溶液；取稀釋劑正丙醇總體積25 50%的正丙醇與正丙醇鋯混合后置于25 30°C的恒溫水浴鍋中攪拌，添加螯合劑乙酸，攪拌使其混合均勻，得到正丙醇鋯混合液；將余下的正丙醇與碳源溶液混合，得到碳源混合溶液；然后將碳源混合溶液滴加到高速攪拌的正丙醇鋯混合液中，在25 30°C下，攪拌I 3天，混合均勻，經(jīng)過I 4天陳化后，獲得深紅色的凝膠；凝膠置于80 150°C干燥箱內(nèi)干燥24 48h，干法研磨Ih 2h后，得到干凝膠粉； 3)前驅(qū)體粉的制備 干凝膠粉在氬氣保護(hù)的條件下進(jìn)行熱處理，以3 5°C /min的升溫速率，在600 700°C溫度下保溫30 60min，冷卻后進(jìn)行干法研磨O. 5 lh，得到碳化鋯前驅(qū)體粉； 4)前驅(qū)體粉的熱處理 碳化鋯前驅(qū)體粉置于鋪有石墨紙的獨(dú)立石墨模具中，蓋上石墨蓋，石墨模具置于熱壓模具的環(huán)形外套上，放入熱壓爐中并通以氬氣保護(hù)，以5°C 10°C /min的速率加熱到1550 1800°C的反應(yīng)溫度，在反應(yīng)溫度下保溫時間為25 60分鐘，獲得碳化鋯陶瓷粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種碳化鋯陶瓷粉體的制備方法，其特征在于步驟I)中，所述正丙醇鋯、蔗糖、稀釋劑正丙醇、螯合劑乙酸、溶劑乙酸的含H2O量均小于O. 05wt%o
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種碳化鋯陶瓷粉體的制備方法，其特征在于步驟4)中，獨(dú)立的石墨模具置于熱壓模具的環(huán)形外套上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種碳化鋯陶瓷粉體的制備方法，其特征在于步驟4)中，反應(yīng)溫度范圍是1650 1750°C ;保溫時間為30 50分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種碳化鋯陶瓷粉體的制備方法，其特征在于步驟4)中，獲得的碳化鋯陶瓷粉體的晶粒粒徑在150 500nm范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種碳化鋯陶瓷粉體的制備方法。一種碳化鋯陶瓷粉體的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)原料的選取按正丙醇鋯與蔗糖的物質(zhì)量比為12:3.6～12:4.6，正丙醇鋯、稀釋劑正丙醇、螯合劑乙酸的體積比為8:32:2～8:64:3，選取正丙醇鋯、蔗糖、稀釋劑正丙醇、螯合劑乙酸；按蔗糖與溶劑乙酸的配比＝(7～8)g:50mL，選取溶劑乙酸；2)干凝膠粉的制備；3)前驅(qū)體粉的制備；4)前驅(qū)體粉的熱處理，獲得碳化鋯陶瓷粉體。本發(fā)明有效地解決了碳化鋯粉體中氧含量普遍較高的問題，獲得純度高、晶粒細(xì)小的碳化鋯陶瓷粉體；且獨(dú)立的石墨模具存在，使得碳化鋯粉末的合成可與熱壓模具內(nèi)其它材料的制備同時進(jìn)行，達(dá)到供熱的效果，大大降低了能耗。
文檔編號C04B35/56GK102924083SQ201210434740
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者傅正義, 解晶晶, 張帆, 王玉成, 盧常勇, 王為民, 王皓, 張金詠 申請人:武漢理工大學(xué)