專利名稱：一種常壓低溫制備氧化鎂部分穩(wěn)定單斜氧化鋯粉末的方法
一種常壓^M制備氧化,分穩(wěn)定單斜氧化鋯粉末的，
本發(fā)明涉及氧化物粉末的制 術(shù)，具體為一種常壓fffi制備氧化鎂部分穩(wěn) 定單斜氧化鋯粉末的方法。
以氧化鋯作為基體的陶瓷材料具有許多重要的特性，包括優(yōu)越的耐火性和化 學(xué)穩(wěn)定性、良好的機(jī)械性能、較高的斷裂5驢和硬度、較大的離子導(dǎo)電率、高溫 下熱傳導(dǎo)率低熱膨脹系數(shù)大、能夠?qū)⒔殡娞匦院蜔岱€(wěn)定'隨抗熱震特性完美結(jié)合。 由于上述優(yōu)良的特性，氧化鋯基陶瓷材料在結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷領(lǐng)域都有著重要 的應(yīng)用，譬如利用相變增強(qiáng)而制作的耐磨損構(gòu)件、發(fā)動機(jī)、枳床零件、切割和研 磨工具；利用電解特性制成的固體氧化物燃料電池和高溫水蒸氣電解電池；作為 催化劑用于清潔汽車尾氣和碳?xì)浠衔锏难趸?；超?dǎo)薄膜和硅基體間的緩沖層； 現(xiàn)代集成電路中的柵極電介質(zhì)；壓電和介電陶瓷；氧傳感器、定氧探頭；顏料； 熱障涂層；光學(xué)鍍膜；核廢料儲存等等。
在實(shí)際生產(chǎn)中，共沉淀法具有生產(chǎn)工藝簡單、原料成本低廉、所得粉體性能 良好等諸多優(yōu)點(diǎn)，故該方法被廣泛應(yīng)用于制備納勒亞 級氧化鋯粉末。另一方 面，在常壓下，氧化鋯有三種相組成單斜、四方、立方。它們的轉(zhuǎn)化規(guī)律為
單斜相< 117ff>c >四方相< 2370PC >立方相< 268ffc >液相 雖然單斜相在1170OC以下是熱力學(xué)穩(wěn)定相，但是，幾乎所有的非定形氧化鋯前驅(qū) 體更加容易首先轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较嗷蛄⒎较啵笤?0(fC以上煅財逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閱?斜相發(fā)生馬氏體相變。也就是說，含水糊啶形氧化鋯在結(jié)晶過程中，非穩(wěn)定狀 態(tài)的四方或立方氧化鋯晶體比熱力學(xué)穩(wěn)定的單斜氧化鋯晶體相更加容易生成。所 以，很難在劍默鵬下獲得單斜氧化鋯晶體。研究表明，添加氧化憶、氧化鎂、 氧化轉(zhuǎn)、氧化鍶、氧化鋁等穩(wěn)定劑后，增加了從立方相和四方相到單斜相馬氏體 相變的勢壘，故高溫穩(wěn)定的立方相和四方相在室溫下能夠以穩(wěn)定或亞穩(wěn)定的形式存在，所以存在穩(wěn)定劑糊啶形氧化鋯一般只能在大于600°C的煅燒剝牛下才能 夠轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毖趸喚w，如氧化鎂部分穩(wěn)定氧化鋯馬氏體相變的溫度大于 800oC。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明首先在共沉淀合成氧化鋯前驅(qū)體的過程中加入添加劑和穩(wěn)定劑，而后 將前驅(qū)體置于常壓下經(jīng)300-800QC煅燒便可獲得單斜相含量可控制的氧化鎂部分 穩(wěn)定氧化鋯粉末。具體實(shí)施方法是
1. 將包括添加劑在內(nèi)的如下原料溶解于含有分散齊啲水溶液或者醇水溶液
A:含鋯原料，如ZrOCl2'8H20或者Zr(N03)2'2H20等； B:含鎂原料，如Mg(N03)2.6H20或者M(jìn)gCl2.6H20等； C:含鋁、硅、鈣、鋰等元素的添加劑，如Al(N03)y9H20、 Ca(N03)2'4H20、 A1C13、 Na2SiF6、 CaCl2、 LiCl等。
其中，各物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氧化物后，它們在煅燒后粉末中的摩爾百分含量分別為:
ZK)2: 80-98%; MgO: 2-10%; A1203:0-6%， Si02: 0-5%; CaO: 0-5%; Li2O:0-5%.
2. 待原料完全溶解后，在采用強(qiáng)烈攪拌的條件下通過如下兩種方式獲得氫氧 化物沉淀
A:直接加入氨水或者氫氧化鈉溶液，使各種元素同時均勻沉淀；
B:加熱溶液至一定溫度(50-75。C)，使溶液中鋯元素完全生成沉淀后，繼續(xù)
攪拌一定時間后(0-5小時)，加入氨水或#^氧化鈉溶液，使其它元素在鋯沉淀的
周圍均勻析出。
3. 將沉淀用去離子水反復(fù)清洗，再用酒精多次清洗后得到非定形氧化鋯前驅(qū)體。
4. 將前驅(qū)體80-120°C干燥后，在一定M^下(300-800。C)經(jīng)過一定時間(0-48 小時灘燒后即可獲得氧化鎂部分穩(wěn)定單斜氧化鋯粉末。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1) 常壓下采用較低的煅燒》鵬便可獲氧化鎂部分穩(wěn)定單斜氧化鋯粉末；
(2) 合成粉末中的單斜相含量能通過調(diào)^^燒條件、改變穩(wěn)定劑和添加劑含 量賺確控制。


圖1不同條件下合^^末的衍射結(jié)果(a)不含添加劑40(TC煅燒后的粉末， (b)貪添加劑350°<:煅燒后的粉末，(c)含添力柳400。C煅燒后的粉末
具體實(shí)駄式
下面通過具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明的特點(diǎn)，必須聲明的是本發(fā)明絕非只 局限于該實(shí)施例。
實(shí)例
按照一定配比將ZrOCl2'8H20、 Mg(N03)2'6H20以及添加劑A1(N03)3'9H20、 Na2SiF6、 CaCl2、 LiCl溶解于含有聚乙二醇分散劑的醇7jC溶液中，其中醇水溶液 的乙醇和水的體積比為5:1;待原料完全溶解后，在采用強(qiáng)烈攪拌的斜牛下緩慢 將溶液加熱至75。C，當(dāng)鋯元素完全生成沉淀后，繼續(xù)攪拌半小時；接著，加入氨 7jC直至pH值為10;而后，將獲得的沉淀用去離子水反復(fù)清洗，經(jīng)AgN03試紙 檢測沉淀中無cr后，再用酒精多次清洗得到非定形氧化鋯前驅(qū)體。然后，將前驅(qū) 體105°C ^^后在一定^#下煅燒即可獲得合成粉末。
圖1為不同條件下合成粉末的衍射結(jié)果，其中(a)為不^^添加劑400°C煅燒后 的粉末，(b)為含添加劑350°C煅燒后的粉末，(c)為含添加劑400°C煅燒后的粉末。 從圖上可以看出，不含添加劑的i式樣400。C煅燒后，獲得的粉末中不存在單斜相， 都為四方相和立方相，即在煅燒過程中沒有發(fā)生馬氏體相變。雖然含有添加劑的 (b)試樣的煅燒溫度僅為350°C，在粉末中仍能夠檢測到單斜氧化鋯的存在。隨著 煅燒驗(yàn)的提高，粉末中單斜相的含敏一步增加。如400°C剝牛下煆燒試樣中 單斜相的含量已有明顯提高。
從實(shí)施例可以看出，本發(fā)明在常壓下經(jīng)過低溫煅燒便可獲得氧化鎂部分穩(wěn)定 單斜氧化鋯粉末，工藝控制簡單，適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種常壓低溫制備氧化鎂部分穩(wěn)定單斜氧化鋯粉末的方法，包括添加劑的選擇，引入方法、添加量以及煅燒條件。其特征在于1)添加劑的種類各種含鋁、硅、鈣、鋰等元素的物質(zhì)，且它們?nèi)芙庥谒蟪手行曰蛘咚嵝?。如Al(NO3)3·9H2O、Ca(NO3)2·4H2O、AlCl3、Na2SiF6、CaCl2、LiCl等。2)添加劑引入方法利用共沉淀法，在溶解原料的初始階段加入各種添加劑，使它們均勻分散。3)添加量要求添加劑各元素的氧化物在煅燒后粉末中的摩爾百分含量分別為Al2O30-6％，SiO20-5％；CaO0-5％；Li2O0-5％。4)煅燒條件一定溫度(300-800℃)下加熱一段時間(0-48小時)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1戶皿的常壓低溫制備氧化鎂部分穩(wěn)定單斜氧化鋯粉末的方 法，其特征在于合成粉末中單斜相的含量可M調(diào)整煅燒斜牛、改變穩(wěn)定劑和添 加劑含量來精確控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及氧化物粉末的制備技術(shù)，具體為一種常壓低溫制備氧化鎂部分穩(wěn)定單斜氧化鋯粉末的方法。該方法首先在共沉淀合成氧化鋯前驅(qū)體的過程中加入添加劑和穩(wěn)定劑，而后將前驅(qū)體在常壓下低溫煅燒便可獲得氧化鎂部分穩(wěn)定單斜氧化鋯粉末。本發(fā)明的主要特點(diǎn)是在常壓低溫下煅燒能夠獲得氧化鎂部分穩(wěn)定單斜氧化鋯粉末，且單斜相含量可通過調(diào)整煅燒條件、改變穩(wěn)定劑和添加劑含量來精確控制。
文檔編號C01G25/00GK101628733SQ20081001228
公開日2010年1月20日 申請日期2008年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月14日
發(fā)明者于景坤, 戴文斌, 王新麗 申請人:東北大學(xué)