專利名稱：膠體共沉淀法制備氧化物微粉的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種制備高純氧化物微粉料的方法，特別是制備穩(wěn)定，部分穩(wěn)定或單斜氧化鋯微粉的方法。
高質(zhì)量的微粉是制造高性能陶瓷的基礎，近年來有關制備氧化物微粉的方法和工藝進行了廣泛的研究，比較成熟且實用的方法是中和共沉淀法。用該方法制備氧化物微粉，沉淀時，沉淀劑在溶液中分布的不均勻和沉淀過程中被沉淀金屬離子(如Zr4+、Y3+等)濃度的變化，會造成沉淀粒度和沉淀化學成分的差異，最終使得粉料晶粒大小和化學成分不均勻。另外，中和沉淀法制備粉料，因吸附大量的極性水分子，沉淀干燥后，結(jié)塊現(xiàn)象嚴重。解決措施主要有二種其一是將干沉淀在非極性介質(zhì)(如異丙醇)中，經(jīng)長時間研磨、稀釋、而后，采用靜置或離心沉降的方法除去粗顆粒。該工藝需對分離出的粗粒沉淀多次研磨，工藝繁雜，需要大量的異丙醇，且會造成各批粉料成分差異;其二是在干燥前，將濕沉淀用無水乙醇洗滌3-5次，脫去大部分吸附水，消除沉淀干燥時的團聚，但并未簡化工藝，且需要大量的無水乙醇，效果也不顯著。
本發(fā)明的目的是，從沉淀的制備著手，依據(jù)物理化學原理，采用破壞加有分散劑和表面活性劑的膠體的方法，制取沉淀，克服中和共沉淀法的缺陷。
本發(fā)明以氧化物的可溶性相應鹽為原料，用去離子水溶解制成濃度約1N的溶液，過濾后加入分散劑硫酸氨和表面活性劑聚氧化乙烯，邊攪拌邊加入NH3·H2O(1N)，調(diào)整PH值為1-5，使新形成的沉淀均勻溶解，成為膠體溶液，放置2-3小時后，破壞該膠體，制取沉淀，加入NH3H2O(1N)，調(diào)整PH值為8-14，待沉淀穩(wěn)定后，用PH值為9-13的去離子水洗滌3～5次。過濾脫去大部分水，將沉淀在90℃～160℃溫度范圍內(nèi)，干燥10～50小時。將其在尼龍灌中，以非極性溶液(如乙醇，異丙醇等)為濕磨介質(zhì)，濕磨5～30小時，干燥，經(jīng)600℃～900℃輕燒，即可得到氧化物微粉。以制備ZrO2-y2o3微粉為例工藝流程如圖
本發(fā)明依據(jù)物理化學原理，采用膠體破壞制取沉淀的方法，使沉淀在整個膠體中同時生成，克服了中和共沉淀法因沉淀劑在溶劑中分布不勻和金屬離子濃度變化，造成粉料粒度和化學成分不均勻。同樣依據(jù)物理化學優(yōu)先吸附原理，通過加入分散劑和表面活性劑，消除了由于極性水分子和OH-吸附引起沉淀干燥時的團聚結(jié)塊，無需乙醇脫水和長時間研磨、稀釋、沉降分離等工藝過程，一步干燥即可制取松散氫氧化物。大大簡化了沉淀處理工藝，節(jié)省了大量洗滌或沉降分離需要的異丙醇或無水乙醇，降低了粉料制造成本，同時也減少了因工藝過程復雜引入雜質(zhì)的幾率，提高了粉料質(zhì)量。
實施例1、將一定量的ZrOCl2·8H2O溶解于去離子水中，制成濃度為1N的溶液，過濾。加入0.5～3%的表面活性劑聚氧化乙烯和5～30%的分散劑硫酸氨攪拌使其分散均勻。加入1N的氨水，不斷攪拌控制PH值在1～5范圍內(nèi)，待生成沉淀溶解形成膠體后，破壞該膠體，邊攪拌邊加入1N的氨水至PH＝8～14制得沉淀。將沉淀放置1～3小時后，用含有表面活性劑0.5～2%，分散劑10～20%的去離子水洗滌1～2次，再用去離子水洗滌2～4次。離心分離除去大部分水后，將濕沉淀在100～160℃干燥20～50小時，以ZrO2球為研磨體，異丙醇為濕磨介質(zhì)，將干沉淀在尼龍襯球磨罐中，研磨5～30小時，在60℃～90℃范圍內(nèi)烘干，850℃輕燒2.5小時。制得ZrO2微粉的比表面積為21.7米2/克;粒度分析結(jié)果平均粒徑為0.37μm，＜1.0μm粒子占88%，最大粒徑＜6μm。透射電鏡分析晶粒度約為300A。
實施例2將一定量的ZrOCl2·8H2O與YCl3配比后，加入去離子水制成1N的溶液。按與例1相同的工藝制得ZrO2-Y2O3粉料。該粉料平均粒徑為0.45μm、含ZrO295.22%、Y2O33.16%、灼減1.12%粉料純度＞99%，相組成含約5%的N-ZrO2。
實施例3、將一定量的ZrOCl2·8H2O與YCl3配比后，按例1工藝制得Y2O3含量為3.4mcl%的ZrO2-Y2O3微粉，用x-衍射分析其組成，晶粒度和晶格扭曲率。該粉料均為t-ZrO2相，晶粒度約為280A，晶格扭曲率＜0.07%。晶格扭曲率大小反映了Y2O3在粉料中的均勻性。晶粒間Y2O3含量差別越大，晶粒參數(shù)范圍越大，x-衍射峰寬化度越大，由此求得的扭曲率越大。該粉料制成的坯體在1450℃保溫3小時，燒結(jié)體密度達5.87g/Cm3，1500℃燒結(jié)3小時密度達5.96g/Cm3相組成均為四方相，平均晶粒度約0.5μm。
權利要求
1.一種膠體共沉淀法制備高純氧化物微粉，特別是氧化鋯微粉的方法，其特征是用含有氧化物的鹽溶液，如ZrCl2·8H2O溶液，加入表面活性劑聚氧化乙烯，分散劑硫酸氨，加入氨水控制PH值為1-5形成膠體；再加入氨水控制PH為8～14，使膠體破壞形成沉淀，洗滌、烘干；以異丙醇或乙醇為濕磨介質(zhì)細磨，烘干輕燒。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是表面活性劑聚氧化乙烯的加入量為0.5～3%分散劑硫酸氨的加入為5～30%。
全文摘要
本發(fā)明給出了利用膠體破壞共沉淀工藝制備氧化物微粉料的工藝。在膠體破壞生成沉淀時，通過加入分散劑和表面活性劑，使其優(yōu)先吸附表面活性劑和分散劑，消除因極性水分吸附引起的沉淀物干燥時的結(jié)塊。制得晶粒度約為280A，平均粒度約0.47μm，比表面積22m
文檔編號C22B3/44GK1062712SQ9010607
公開日1992年7月15日 申請日期1990年12月22日 優(yōu)先權日1990年12月22日
發(fā)明者鄭安忠, 劉貴海, 薛琦 申請人:冶金部洛陽耐火材料研究院