專利名稱：加醇聚結(jié)法制備氧化鋯細(xì)粉技術(shù)的制作方法
加醇聚結(jié)法是陶瓷粉末制備技術(shù)領(lǐng)域中的一種新型方法。
氧化鋯粉料作為一種陶瓷原料，廣泛應(yīng)用于電子陶瓷和工程結(jié)構(gòu)陶瓷領(lǐng)域中。為獲得高性能、質(zhì)量穩(wěn)定的陶瓷產(chǎn)品，要求所用的氧化鋯粉料是高純的，顆粒應(yīng)為球形，細(xì)小，而且大小要均勻。
工業(yè)上普遍采用的沉淀法是用堿液作沉淀劑，從鋯鹽的水溶液中沉淀出含水氧化鋯(氫氧化鋯)，然經(jīng)過洗滌、干燥和煅燒，制得氧化鋯粉末，沉淀劑加入的不均勻性，所生成的氫氧化鋯沉淀呈團(tuán)聚狀態(tài)，最終得到的氧化鋯顆粒大小不均勻，形狀不規(guī)則，用溶膠-凝膠法可以實(shí)現(xiàn)含水氧化鋯均勻地生成。然而凝膠中的陰離子雜質(zhì)很難在干燥前除去，這種凝膠干燥后形成硬團(tuán)聚體，使粉料失去超細(xì)、均勻的特性。如采用鋯的有機(jī)鹽，并用有機(jī)溶劑代替水，則費(fèi)用大增。很難實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明是以鋯的無機(jī)鹽為原料，首先制成水溶膠，然后加入醇或酮，使溶液介質(zhì)的介電常數(shù)降低，從而促使氧化鋯膠?；ハ嗑劢Y(jié)而呈球形顆粒析出。通過調(diào)節(jié)溶膠中氧化鋯膠粒的濃度，可控制聚結(jié)的程度，從而達(dá)到控制所析出的顆粒的大小。由于以降低膠體介質(zhì)的介電常數(shù)使膠粒聚結(jié)過程進(jìn)行得比較緩慢，因此顆粒從溶膠中析出是比較均勻的，所生成的顆粒大小就比較均勻。這樣生成的顆粒，經(jīng)洗滌除去陰離子雜質(zhì)后，再經(jīng)干燥和煅燒，便形成氧化鋯球形顆粒。
本發(fā)明的理論基礎(chǔ)是膠體的化學(xué)中普遍承認(rèn)的DLVO理論1，即膠粒能穩(wěn)定存在于溶膠中需要在膠粒之間存在足夠大的勢疊，其大小與介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)。降低介質(zhì)的介電常數(shù)，可降低勢疊，使膠粒在熱運(yùn)動作用下互相集結(jié)成較大的粒子析出。從金屬無機(jī)鹽水溶液中通過均勻沉淀或水解形成球形微粒已有不少報道2，3，但在那些方法中金屬鹽類溶液的濃度都相當(dāng)?shù)?，通常不高?.05M，否則會生成形狀不規(guī)則的顆粒3。在本發(fā)明中，溶膠的濃度可高達(dá)0.5M，因而實(shí)用價值高，此外也曾有報道將鋯的無機(jī)鹽溶液噴入乙醇或丙醇中，使鹽溶液滴脫水而成球形顆粒4，然而這種方法是通過機(jī)械(噴霧)方式成球的，顆粒的形狀大小取決于噴嘴的設(shè)計(jì)和噴射工藝的控制，大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)則需要設(shè)計(jì)制造復(fù)雜的噴霧設(shè)備，同時要消耗大量的醇。而本發(fā)明所用設(shè)備同一般的溶液沉淀設(shè)備并無差別，比較簡單，工藝過程也容易控制。
用鋯的無機(jī)鹽，如氯氧鋯、硫酸鋯或硝酸鋯溶于水中，再緩慢地加入氫氧化銨，配制成含氧化鋯0.5至0.1克分子/公斤的透明水溶膠，其PH值控制在1.6至2.0之間，然后在不斷攪拌下加入乙醇，正丙醇，異丙醇，丙酮，或它們的混合物，直至出現(xiàn)白色沉淀，用蒸餾水和丙醇反復(fù)洗滌沉淀物以除去副產(chǎn)物銨鹽，沉淀物在70至90℃下干燥，再在電爐內(nèi)經(jīng)600至800℃煅燒，最終產(chǎn)物是球狀顆粒的氧化鋯粉末，顆粒大小取決于氧化鋯溶膠的濃度，濃度高的顆粒大并且分布范圍較寬，濃度低的顆粒小，分布范圍窄。
同通常的沉淀法比較，本發(fā)明制得的是球狀顆粒，并且粒度小而均勻，所消耗的氫氧化銨溶液遠(yuǎn)低于沉淀法，但本發(fā)明要使用較大量的醇或酮，在工業(yè)化生產(chǎn)中，這些醇或酮可通過蒸餾回收，循環(huán)使用。
實(shí)例1用氯氧鋯(ZrOCl2·8H2O)4.03克溶入36克水中，往制成水溶液中緩慢加入12%濃度的氫氧化銨水溶液，并不斷攪拌，使PH值達(dá)1，70～1.80，并補(bǔ)充適量水，使最后得的透明氧化鋯溶膠中氧化鋯濃度為0.25克分子/公斤。向所制得的溶膠中加入正丙醇，并不斷攪拌，直至出現(xiàn)白色沉淀。靜止澄清，析出澄清液，再加入與清液等量的正丙醇，洗滌2次。然后將沉淀物置于抽濾器上用蒸餾水反復(fù)洗滌，直至用硝酸銀水溶液檢查濾液不出現(xiàn)白色氯化銀沉淀。再用正丙醇沖洗濾餅2次。將濾餅置于80℃烘箱內(nèi)通風(fēng)干燥，然后置于電爐內(nèi)650℃下煅燒4小時。所得粉料的比表面積為23米2/克，平均粒徑為1.10微米，98.5%的顆粒小于1.8微米。
實(shí)例2工藝過程與實(shí)例1相同，但氯氧鋯用量減少，使生成的透明氧化鋯溶膠中氧化鋯濃度為0.18克分子/公斤。最后煅燒溫度為700℃，保溫4小時。所得粉料的比表面積為13米2/克，平均粒徑為0.44微米，99%的顆粒小于0.6微米。
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權(quán)利要求
1.加醇聚結(jié)法制備氧化鋯細(xì)粉技術(shù)，其特征在于該工藝包括(1)用無機(jī)鋯鹽作原料，先制成水溶液，再加入氫氧化銨制成氧化鋯的水溶膠。(2)向氧化鋯的水溶膠加入醇或酮，生成鋯的沉淀物。(3)用醇和水反復(fù)洗滌沉淀物，再經(jīng)干燥和煅燒，生成球狀顆粒的氧化鋯粉末
2.根據(jù)權(quán)利1所述的加醇聚結(jié)法制備氧化鋯粉技術(shù)，其特征在于(1)無機(jī)鋯鹽可以是氯氧鋯，硫酸鋯、硝酸鋯。(2)氧化鋯水溶膠的濃度為0.5至0.1克分子/公斤，PH值范圍為1.6至2.0。(3)向水溶膠中加入的醇或酮可以是乙醇、正丙醇、異丙醇、丙酮或它們的混合物。(4)經(jīng)洗滌的沉淀物在70至90℃下干燥，在600至800℃下的煅燒。
3.根據(jù)權(quán)利1，2所述的加醇聚結(jié)法制備氧化鋯細(xì)粉技術(shù)，其特征在于(1)以氯氧鋯(ZrOCl2·8H2O)為原料，加水和氫氧化銨水溶液，制成氧化鋯含量為0.18克分子/公斤的透明水溶膠，其PH＝1.75。(2)在上述水溶膠中加入正丙醇至出現(xiàn)白色沉淀。(3)用正丙醇洗上述沉淀，再用蒸餾水洗至用硝酸銀水溶液檢查不出濾液中有氯離子存在，然后再用正丙醇洗二次。(4)沉淀物于80℃下干燥，700℃下煅燒。
全文摘要
加醇聚結(jié)法是陶瓷粉末制備技術(shù)領(lǐng)域中的一種新型方法，為了避免一般制粉方法對團(tuán)聚體形狀和大小無法控制或需要用有機(jī)鋯鹽而造成成本昂貴等缺點(diǎn)，本發(fā)明用無機(jī)鋯鹽作原料，制備成氧化鋯的水溶膠，然后向水溶膠中加入醇或酮析出球形顆粒，經(jīng)洗滌、干燥、煅燒后生成氧化鋯球狀顆粒粉料，粉料的粒度分布范圍窄小。用此法可制造出平均粒徑為0.44微米的球形氧化鋯粉料。
文檔編號C01G25/02GK1065256SQ91101690
公開日1992年10月14日 申請日期1991年3月22日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月22日
發(fā)明者李懋強(qiáng) 申請人:中國建筑材料科學(xué)研究院高技術(shù)陶瓷研究所