一種納米陶瓷粉及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種納米陶瓷粉及其制備方法，屬于陶瓷加工【技術(shù)領(lǐng)域】，其中各組分的重量份為Z（rNO3）430~60份、Ti（OC4H9）420~30份、Al2O31~10份、TiO21~10份，其制備方法是將以上物質(zhì)按所述比例加入無水乙二醇中配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10~15%的溶液，超聲處理5min后，在70~80℃反應(yīng)1~2h，加入溶液總重量5~10%的無水乙酸鉛回流攪拌1~2h至澄清，得到均勻、穩(wěn)定的溶膠，溶膠靜置直至凝膠形成，于500~600℃煅燒30~60min即納米陶瓷粉體；該陶瓷粉粒徑分布均勻，且小于10nm，穩(wěn)定性好，各項(xiàng)性能優(yōu)良、具有很好的使用可靠性。
【專利說明】一種納米陶瓷粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種納米陶瓷粉及其制備方法，屬于陶瓷加工【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]工程陶瓷又叫結(jié)構(gòu)陶瓷，因其具有硬度高、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕以及質(zhì)量輕、導(dǎo)熱性能好等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。但是工程陶瓷的缺陷在于它的脆性(裂紋)、均勻性差、可靠性低、韌性、強(qiáng)度較差，因而使其應(yīng)用受到了較大的限制。隨著納米技術(shù)的廣泛應(yīng)用，納米陶瓷隨之產(chǎn)生，希望以此來克服陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有象金屬似柔韌性和可加工性。英國材料學(xué)家Cahn指出，納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑。
[0003]利用納米技術(shù)開發(fā)的納米陶瓷材料是指在陶瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)中，晶粒、晶界以及它們之間的結(jié)合都處在納米水平0-ΙΟΟηπι)，使得材料的強(qiáng)度、韌性和超塑性大幅度提高，克服了工程陶瓷的許多不足，并對材料的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)等性能產(chǎn)生重要影響，為替代工程陶瓷的應(yīng)用開拓了新領(lǐng)域。
[0004]納米陶瓷粉體是介于固體與分子之間的具有納米數(shù)量級(flOOnm)尺寸的亞穩(wěn)態(tài)中間物質(zhì)。隨著粉體的超細(xì)化，其表面電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生了塊狀材料所不具有的特殊的效應(yīng)。具體地說納米粉體材料具有以下的優(yōu)良性能:極小的粒徑、大的比表面積和高的化學(xué)性能，可以顯著降低材料的燒結(jié)致密化程度、節(jié)能能源；使陶瓷材料的組成結(jié)構(gòu)致密化、均勻化，改善陶瓷材料的性能，提高其使用可靠性；可以從納米材料的結(jié)構(gòu)層次(f IOOnm)上控制材料的成分和結(jié)構(gòu)，有利于充分發(fā)揮陶瓷材料的潛在性能。另外，由于陶瓷粉料的顆粒大小決定了陶瓷材料的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能。如果粉料的顆粒堆積均勻，燒成收縮一致且晶粒均勻長大，那么顆粒越小產(chǎn)生的缺陷越小，所制備的材料有強(qiáng)度就相應(yīng)越高，這就可能出現(xiàn)一些大顆粒材料所不具備的獨(dú)特性能。從納米粉制成塊狀納米陶瓷材料，就是通過某種工藝 過程，除去孔隙，以形成致密的塊材，而在致密化的過程中，又保持了納米晶的特性。
[0005]目前世界上對納米陶瓷粉體的制備方法多種多樣，但應(yīng)用較廣且方法較成熟的主要有氣相合成法和凝聚相合成法2種。氣相合成法主要有氣相高溫裂解法、噴霧轉(zhuǎn)化法和化學(xué)氣相合成法；(溶膠-凝膠法):是指在水溶液中加入有機(jī)配體與金屬離子形成配合物，通過控制pH值、反應(yīng)溫度等條件讓其水解、聚合，經(jīng)溶膠一凝膠而形成一種空間骨架結(jié)構(gòu)，再脫水焙燒得到目的產(chǎn)物的一種方法，此法在制備復(fù)合氧化物納米陶瓷材料時(shí)具有很大的優(yōu)越性。CN201210434883.8提供了一種納米陶瓷粉分散液的制備方法，該分散液均勻穩(wěn)定，具有較好的使用可靠性，但是制備過程中使用到氨水調(diào)節(jié)PH值，易造成陶瓷粉的粒徑分布過大，且對環(huán)境不友好。本發(fā)明利用凝聚相合成法制備納米陶瓷粉，制備過程中不需調(diào)節(jié)PH值，避免了陶瓷粉產(chǎn)品粒徑分布不均勻的情況，且制備過程無毒無害，對環(huán)境無不良影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種納米陶瓷粉，該陶瓷粉粒徑分布均勻，且小于10nm，穩(wěn)定性好，各項(xiàng)性能優(yōu)良、具有很好的使用可靠性。[0007]為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種納米陶瓷粉，各組分的重量份為:
Z (rN03) 4 30~60 份、Ti (OC4H9) 4 20~30 份、Al2O3I~10 份、TiO2I~10 份；
Z (rN03) 4 30~40 份、Ti (OC4H9) 4 20~25 份、Al2035~10 份、Ti025~10 份;
Z (rN03) 4 50~60 份、Ti (OC4H9) 4 25~30 份、Al2035~10 份、Ti025~10 份;
Z (rN03) 4 40~50 份、Ti (OC4H9) 4 25~30 份、Al2O3I~5 份、Ti025~10 份；
Z (rN03) 4 35~55 份、Ti (OC4H9) 4 25~30 份、Al2O3I~5 份、TiO2I~5 份；
Z (rN03) 4 50 份、Ti (OC4H9) 4 30 份、Al2O3IO 份、Ti025 份；
Z (rN03) 4 40 份、Ti (OC4H9) 4 25 份、Al2O3I 份、TiO2IO 份。
[0008]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種納米陶瓷粉的制備方法，包括如下步驟:
將以上物質(zhì)按所述比例加入無水乙二醇中配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-15%的溶液，超聲處理5min后，在7(T80°C反應(yīng)f 2h，加入溶液總重量5~10%的無水乙酸鉛回流攪拌f2h至澄清，得到均勻、穩(wěn)定的溶膠，溶膠靜置直至凝膠形成，于500- 600 °C煅燒3(T60min即納米陶瓷粉體。
[0009]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是:
本發(fā)明提供了一種性能良好的納米陶瓷粉，具有很好的使用穩(wěn)定性，粒徑小于IOnm且分布均勻，制備工藝簡單易行，適于在工業(yè)上的大規(guī)模生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面通過實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，這些實(shí)施例僅用來說明本發(fā)明，并不限制本發(fā)明的范圍。
[0011]實(shí)施例1:
一種納米陶瓷粉，各組分的重量份為:
Z (rN03) 4 50 份、Ti (OC4H9) 4 30 份、Al2O3IO 份、Ti025 份。
[0012]其制備方法，包括以下步驟:
將以上物質(zhì)按所述比例加入無水乙二醇中配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的溶液，超聲處理5min后，在80°C反應(yīng)2h，加入溶液總重量10%的無水乙酸鉛回流攪拌Ih至澄清，得到均勻、穩(wěn)定的溶膠，溶膠靜置直至凝膠形成，于600 °C煅燒30min即納米陶瓷粉體。
[0013]實(shí)施例2:
一種納米陶瓷粉，各組分的重量份為:
Z (rN03) 4 40 份、Ti (OC4H9) 4 25 份、Al2O3I 份、TiO2IO 份。
[0014]其制備方法，包括以下步驟:
將以上物質(zhì)按所述比例加入無水乙二醇中配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的溶液，超聲處理5min后，在80°C反應(yīng)2h，加入溶液總重量10%的無水乙酸鉛回流攪拌Ih至澄清，得到均勻、穩(wěn)定的溶膠，溶膠靜置直至凝膠形成，于600 °C煅燒30min即納米陶瓷粉體。
[0015]實(shí)施例3:
一種納米陶瓷粉，各組分的重量份為:
Z (rN03) 4 35 份、Ti (OC4H9) 4 30 份、Al2O3I 份、TiO2I 份。[0016]其制備方法，包括以下步驟:
將以上物質(zhì)按所述比例加入無水乙二醇中配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的溶液，超聲處理5min后，在70°C反應(yīng)2h，加入溶液總重量10%的無水乙酸鉛回流攪拌Ih至澄清，得到均勻、穩(wěn)定的溶膠，溶膠靜置直至凝膠形成，于600 °C煅燒30min即納米陶瓷粉體。
[0017]實(shí)施例4:
一種納米陶瓷粉，各組分的重量份為:
Z (rN03) 4 55 份、Ti (OC4H9) 4 30 份、Al2035 份、TiO2I 份。 [0018]其制備方法，包括以下步驟:
將以上物質(zhì)按所述比例加入無水乙二醇中配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的溶液，超聲處理5min后，在70°C反應(yīng)lh，加入溶液總重量10%的無水乙酸鉛回流攪拌Ih至澄清，得到均勻、穩(wěn)定的溶膠，溶膠靜置直至凝膠形成，于600 °C煅燒30min即納米陶瓷粉體。
[0019]實(shí)施例5:
一種納米陶瓷粉，各組分的重量份為:
Z (rN03) 4 60 份、Ti (OC4H9) 4 25 份、Al2O3IO 份、Ti025 份。
[0020]其制備方法，包括以下步驟:
將以上物質(zhì)按所述比例加入無水乙二醇中配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的溶液，超聲處理5min后，在70°C反應(yīng)lh，加入溶液總重量10%的無水乙酸鉛回流攪拌Ih至澄清，得到均勻、穩(wěn)定的溶膠，溶膠靜置直至凝膠形成，于500 °C煅燒30min即納米陶瓷粉體。
【權(quán)利要求】
1.一種納米陶瓷粉，其特征在于:各組分的重量份為:
Z (rN03) 4 30~60 份、Ti (OC4H9) 4 20~30 份、Al2O3I~10 份、TiO2I~10 份。
2.—種納米陶瓷粉，其特征在于:各組分的重量份為:
Z (rN03) 4 30~40 份、Ti (OC4H9) 4 20~25 份、Al2035~10 份、Ti025~10 份。
3.—種納米陶瓷粉，其特征在于:各組分的重量份為:
Z (rN03) 4 50~60 份、Ti (OC4H9) 4 25~30 份、Al2035~10 份、Ti025~10 份。
4.一種納米陶瓷粉，其特征在于:各組分的重量份為:
Z (rN03) 4 40~50 份、Ti (OC4H9) 4 25~30 份、Al2O3I~5 份、Ti025~10 份。
5.一種納米陶瓷粉，其特征在于:各組分的重量份為:
Z (rN03) 4 35~55 份、Ti (OC4H9) 4 25~30 份、Al2O3I~5 份、TiO2I~5 份。
6.一種納米陶瓷粉，其特征在于:各組分的重量份為:
Z (rN03) 4 50 份、Ti (OC4H9) 4 30 份、Al2O3IO 份、Ti025 份。
7.—種納米陶瓷粉，其特征在于:各組分的重量份為:
Z (rN03) 4 40 份、Ti (OC4H9) 4 25 份、Al2O3I 份、TiO2IO 份。
8.—種納米陶瓷粉的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: 將以上物質(zhì)按所述比例加入無水乙二醇中配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-15%的溶液，超聲處理5min后，在7(T80°C反應(yīng)f 2h，加入溶液總重量5~10%的無水乙酸鉛回流攪拌f2h至澄清，得到均勻、穩(wěn)定的溶膠，溶膠靜置直至凝膠形成，于500- 600 °C煅燒3(T60min即納米陶瓷粉體。
【文檔編號(hào)】B82Y30/00GK103708833SQ201310641341
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】李志堅(jiān) 申請人:佛山市新戰(zhàn)略知識(shí)產(chǎn)權(quán)文化有限公司