氧化锆陶瓷的制备.ppt

氧化锆陶瓷的制备及其应用主要内容??????锆在地壳中的储量超过Cu、Zn、Sn、Ni等金属的储量,资源丰富。世界上已探明的锆资源约为1900万吨(以金属锆计),矿石品种约有20种,主要含有如下几种化合物:?(1)二氧化锆(单斜锆及其各种变体);?(2)正硅酸锆(锆英石及其各种变体);?(3)锆硅酸钠、钙、铁等化合物(异性石、负异性石、锆钻石)。?锆的主要来源为单斜锆矿和锆英石矿,其中以锆英石矿分布最广。种类特点?纯净的ZrO2为白色粉末,含有杂质时略带黄色或灰色。氧化锆有三种晶相,分别为单斜晶相、四方晶相和立方晶相,三者之间的转变关系如下?单斜ZrO2转变为四方ZrO2会产生7-8%的体积收缩,而逆向转变则会有相应的体积膨胀,实际生产过程中一般采用添加稳定剂(CaO、MgO、Y2O3、CeO2)的方法来制备氧化锆陶瓷材料。粉体制备?锆英石的主要成分是ZrSiO4,一般均采用各种火法冶金与湿化学法相结合的工艺,即先采用火法冶金工艺将ZrSiO4破坏,然后用湿化学法将锆浸出,其中间产物一般为氯氧化锆或氢氧化锆,中间产物再经煅烧可制得不同规格、用途的ZrO2产品,目前国内外采用的加工工艺主要有碱熔法、石灰烧结法、直接氯化法、等离子体法、电熔法和氟硅酸钠法等。?用传统工艺制备的ZrO2是ZrO2·8H2O化合物,是制备ZrO2超细粉和其他ZrO2制品的原料。随着高性能陶瓷材料的发展和纳米技术的兴起,制备高纯、超细ZrO2粉体的技术意义重大,研究其制备应用技术已成为当前的一个热点,现在较为通用的制备技术主要有:1 共沉淀法?化学共沉淀法和以共沉淀为基础的沉淀乳化法、微乳液沉淀反应法的主要工艺路线是:以适当的碱液如氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、尿素等作沉淀剂(控制pH≈8~9),从ZrOCl2·8H2O或Zr(NO3)4、Y(NO3)3(作为稳定剂)等盐溶液中沉淀析出含水氧化锆Zr(OH)4 (氢氧化锆凝胶)和Y(OH)3 (氢氧化钇凝胶),再经过过滤、洗涤、干燥、煅烧(600~900℃)等工序制得钇稳定的氧化锆粉体。:?此法由于设备工艺简单,生产成本低廉,且易于获得纯度较高的纳米级超细粉体,因而被广泛采用。目前国内大部分氧化锆生产企业,如九江泛美亚、深圳南玻、上海友特、广东宇田等,采用的都是这种方法。但是共沉淀法的主要缺点是没有解决超细粉体的硬团聚问题,粉体的分散性差,烧结活性低。2 水解沉淀法?水解沉淀法分为锆盐水解沉淀和锆醇盐水解沉淀两种方法。(1)锆盐水解沉淀法是长时间地沸腾锆盐溶液,使之水解生成的挥发性酸不断蒸发除去,从而使如下水解反应平衡不断向右移动:?ZrOCl2+(3+n)H2O →Zr(OH)4·nH2O+2HCl↑?ZrO(NO3)2+(3+n)H2O →Zr(OH)4·nH2O+2HNO3↑?然后经过过滤、洗涤、干燥、煅烧等过程制得ZrO2粉体。: ?~。此法的优点是操作简便,缺点是反应时间较长(>48小时),耗能较大,所得粉体也存在团聚现象。?(2)锆醇盐水解沉淀法是利用锆醇盐极易水解的特性,在适当pH值的水溶液中进行水解得到Zr(OH)4:??然后经过过滤、干燥、粉碎、煅烧得到ZrO2粉体。:?