CN103304242A - 一种陶瓷烧结助剂的添加方法 - Google Patents

一种陶瓷烧结助剂的添加方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103304242A
CN103304242A CN2013102332628A CN201310233262A CN103304242A CN 103304242 A CN103304242 A CN 103304242A CN 2013102332628 A CN2013102332628 A CN 2013102332628A CN 201310233262 A CN201310233262 A CN 201310233262A CN 103304242 A CN103304242 A CN 103304242A
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
principal phase
auxiliary agent
sintering
sintering auxiliary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013102332628A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103304242B (zh
Inventor
常启兵
周健儿
汪永清
张小珍
梁健
胡学兵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing Wudun Nano Technology Co ltd
Science And Technology Development Center Of Jingdezhen Ceramic University
Jingdezhen Ceramic Institute
Original Assignee
Jingdezhen Ceramic Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jingdezhen Ceramic Institute filed Critical Jingdezhen Ceramic Institute
Priority to CN201310233262.8A priority Critical patent/CN103304242B/zh
Publication of CN103304242A publication Critical patent/CN103304242A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103304242B publication Critical patent/CN103304242B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

本发明公开了一种陶瓷烧结助剂的添加方法，通过在主相粉体表面形成纳米TiO2或纳米ZrO2涂层的形式加入，实现了少量烧结助剂在主相粉体中的均匀分散，通过小剂量烧结助剂的添加便有效提高了其助烧结作用。本发明不仅有利于高纯物相陶瓷的烧结制备，而且有效解决了主相粉体与烧结助剂粒径差异较大时烧结助剂的团聚问题，避免了局部过烧，从而有效提高了主相粉体颗粒烧结的均匀性以及烧结助剂的助烧结作用。

Description

一种陶瓷烧结助剂的添加方法
技术领域
本发明涉及陶瓷材料技术领域，尤其涉及陶瓷制备过程中陶瓷烧结助剂的添加方法。
背景技术
陶瓷烧结助剂通常用于高熔点陶瓷如氧化铝、氮化硅、氮化铝等的烧结，目的在于通过添加陶瓷烧结助剂明显地降低高熔点陶瓷的烧结温度，从而实现能耗和制备成本的降低。陶瓷烧结助剂的作用机理通常包括以下三种：
(1)烧结助剂本身可在较低的温度下形成液相，通过液相促进高熔点陶瓷的物质传输速率，例如高岭土、B2O3、钠长石、钾长石等作为烧结助剂对于氧化铝陶瓷的烧结。
(2)烧结助剂通过固相反应与烧结物形成共熔体，从而降低烧结温度，使扩散和烧结速度增大，例如氧化镁在1500℃的高温下可与氮化硅表面的二氧化硅熔合形成硅酸镁液相，同时与氮化硅形成Mg2SiO4和MgSi3N2，Mg2SiO4和MgSi3N2与氮化硅在1600℃以上形成共熔体，可降低烧结温度，并促进氮化硅的烧结。
(3)以纳米粉体作为烧结助剂，利用纳米粉体熔点降低的性质，使纳米粉体在较低的温度下具有较高的烧结活性，以此促进主相的烧结。
以上无论何种作用机理，都要求烧结助剂与主相均匀混合，才能够起到助烧结作用，并避免由于局部过烧而导致的陶瓷微结构不均匀的问题。
目前，现有技术陶瓷烧结助剂的添加方法一般是采用与主相物质共同球磨混合的方式，这种方式要求陶瓷烧结助剂用量较多，且烧结助剂的粒径与主相物质的粒径相近，其混合的均匀程度相对较差，主要适用于液相烧结机理。而对于要求添加少量陶瓷烧结助剂或者纳米粉体烧结助剂，一般采用将烧结助剂制备成分散的、稳定性好的悬浮液或者溶胶，然后加入到主相材料中。然而，这种悬浮液或溶胶的添加方式由于存在毛细管力的作用，使得少量陶瓷烧结助剂容易自身团聚，填充在主相颗粒的空隙中，容易出现局部先烧结的现象，难以实现助烧结作用。这种情况在大粒径粉体-小粒径烧结助剂的体系中更为突出，例如，使用大粒径的氧化铝粉体制备多孔陶瓷膜支撑体过程中，以纳米TiO2为助烧结剂，纳米TiO2易于团聚而且会填充在氧化铝颗粒的空隙中，在烧结过程中团聚在一起的纳米TiO2首先烧结、长大，当烧结温度升高至氧化铝颗粒开始烧结时，纳米TiO2已经长大成球形颗粒，失去了助烧结作用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种陶瓷烧结助剂的添加方法，以实现少量烧结助剂在主相粉体中的均匀分散，利用所形成的纳米颗粒作为助烧结剂，提高主相粉体颗粒烧结的均匀性以及烧结助剂的助烧结作用。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
本发明提供的一种陶瓷烧结助剂的添加方法，通过在主相粉体表面形成纳米TiO2或纳米ZrO2涂层的形式加入，包括以下步骤：
(1)将TiCl4或ZrCl4溶解于溶剂中形成TiCl4溶液或ZrCl4溶液，其中溶剂的体积≥主相粉体的体积，TiCl4或ZrCl4的用量按照主相粉体所需纳米TiO2或纳米ZrO2的量换算确定；
(2)将所述TiCl4溶液或ZrCl4溶液与主相粉体搅拌混合；然后脱除溶剂而得到混合粉体；
(3)将所述混合粉体在马弗炉中煅烧，得到纳米TiO2或ZrO2涂层包裹粉体，即烧结助剂TiO2或ZrO2以纳米涂层的形式包裹于主相粉体颗粒的表面而实现烧结助剂的添加。
进一步地，本发明所述步骤(2)中TiCl4溶液或ZrCl4溶液与主相粉体搅拌混合后浸泡15～120min。
进一步地，本发明所述步骤(3)中，对于采用ZrCl4处理得到的混合粉体，煅烧温度为600～700℃，保温1～2小时；对于采用TiCl4处理得到的混合粉体，煅烧温度为700～900℃；保温1～2小时。
上述方案中，本发明所述步骤(1)中TiCl4或ZrCl4的用量为主相粉体的0.1～2wt%，可实现小剂量陶瓷烧结助剂TiO2或ZrO2的均匀添加。本发明主相粉体适用的平均粒径为0.05～500μm，优选0.5～50μm。
上述方案中，本发明所述步骤(1)中的溶剂为挥发性溶剂，优选乙醇。
进一步地，本发明所述主相粉体为具有难烧结性质、能添加氧化锆或氧化钛为助熔剂的陶瓷粉体，如氧化铝、电熔氧化锆、氮化硅、氮化铝等。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过在主相颗粒表面制备一层纳米涂层作为陶瓷烧结助剂，实现陶瓷烧结助剂的添加、以及在主相颗粒表面的均匀分布，烧结助剂涂层的厚度取决于TiCl4或ZrCl4的添加量以及主相粉体的比表面积。
2、本发明可实现小剂量陶瓷烧结助剂的均匀添加。对于高纯物相陶瓷的烧结，通常要求烧结助剂的添加量不得超过主相粉体的1wt%。通过本发明可以实现用量为主相粉体的0.5wt%甚至0.1wt%的陶瓷烧结助剂的均匀添加，从而有利于高纯物相陶瓷的烧结制备。
3、有效避免了陶瓷烧结助剂的团聚现象，解决了现有技术粒径差异较大时纳米助剂粉体颗粒或溶胶在大粒径主相粉体颗粒空隙中聚集的问题，实现了均匀分散、均匀且同时烧结，避免了局部过烧的问题，通过小剂量烧结助剂的添加便有效提高了其助烧结作用。
附图说明
下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：
图1是本发明实施例一氧化铝陶瓷制品其断面的扫描电镜照片（小倍数）；
图2是本发明实施例一氧化铝陶瓷制品其断面的扫描电镜照片（大倍数）；
图3是本发明实施例二氧化铝陶瓷制品其断面的扫描电镜照片（位置一）；
图4是本发明实施例二氧化铝陶瓷制品其断面的扫描电镜照片（位置二）。
具体实施方式
实施例一：
本实施例一种陶瓷烧结助剂的添加方法，其步骤如下：
(1)取3ml TiCl4溶解于30ml乙醇中形成TiCl4溶液；
(2)取100g氧化铝粉体（W40，平均粒径为40μm）与上述TiCl4溶液搅拌混合，浸泡15min；然后在通风橱中边搅拌、边用热风吹，直至乙醇完全烘干而得到混合粉体；
(3)将上述混合粉体于马弗炉中在800℃温度下煅烧，保温2小时，得到纳米TiO2涂层包裹粉体，即烧结助剂以纳米TiO2涂层的形式包裹于氧化铝粉体颗粒的表面。
本实施例包裹于氧化铝粉体颗粒表面的纳米TiO2，其质量为氧化铝粉体质量的0.79%。
在本实施例纳米TiO2涂层包裹粉体中，加入2%PVA，在压力6MPa下干压成型，在1600℃温度下煅烧2h，得到多孔氧化铝陶瓷，其断面的扫描电镜照片如图1和图2所示。在图2中，平面为氧化铝颗粒的接触面，边缘为TiO2，是在烧结过程中TiO2迁移到氧化铝颗粒的连接部位（即颈部），实现助烧结作用。
实施例二：
本实施例一种陶瓷烧结助剂的添加方法，其步骤如下：
(1)取4g ZrCl4溶解于50ml乙醇中形成ZrCl4溶液；
(2)取100g氧化铝粉体（W40，平均粒径为40μm）与上述ZrCl4溶液搅拌混合，浸泡30min；然后在通风橱中边搅拌、边用热风吹，直至乙醇完全烘干而得到混合粉体；
(3)将上述混合粉体于马弗炉中在600℃温度下煅烧，保温2小时，得到纳米ZrO2涂层包裹粉体，即烧结助剂以纳米ZrO2涂层的形式包裹于氧化铝粉体颗粒的表面。
在本实施例纳米ZrO2涂层包裹粉体中，加入2%PVA，在压力6MPa下干压成型，在1600℃温度下煅烧2h，得到多孔氧化铝陶瓷，其断面的扫描电镜照片如图3和图4所示。图3和图4中，球形物为氧化锆，其呈球形的原因在于熔化的氧化锆在氧化铝颗粒表面不润湿造成的，可以看出ZrO2颗粒在氧化铝颗粒表面均匀分布。
实施例三：
本实施例一种陶瓷烧结助剂的添加方法与实施例一不同之处在于：
步骤(1)TiCl4的用量为5ml；步骤(2)的氧化铝粉体由90g氧化铝粉体（W40，平均粒径为40μm）与10g氧化铝粉体（W1，平均粒径为1μm）球磨混合而成；浸泡时间为60min；步骤(3)的煅烧温度为850℃。
实施例四：
本实施例一种陶瓷烧结助剂的添加方法与实施例二不同之处在于：
步骤(1)ZrCl4的用量为8g；步骤(2)的氧化铝粉体由90g氧化铝粉体（W40，平均粒径为40μm）与10g氧化铝粉体（W1，平均粒径为1μm）球磨混合而成；浸泡时间为100min；步骤(3)的煅烧温度为650℃。
实施例五：
本实施例一种陶瓷烧结助剂的添加方法与实施例一不同之处在于：
步骤(2)中主相粉体为电熔氧化锆。

Claims (9)

1.一种陶瓷烧结助剂的添加方法，其特征在于：通过在主相粉体表面形成纳米TiO2或纳米ZrO2涂层的形式加入，包括以下步骤：
(1)将TiCl4或ZrCl4溶解于溶剂中形成TiCl4溶液或ZrCl4溶液，其中溶剂的体积≥主相粉体的体积，TiCl4或ZrCl4的用量按照主相粉体所需纳米TiO2或纳米ZrO2的量换算确定；
(2)将所述TiCl4溶液或ZrCl4溶液与主相粉体搅拌混合；然后脱除溶剂而得到混合粉体；
(3)将所述混合粉体在马弗炉中煅烧，得到纳米TiO2或ZrO2涂层包裹粉体，即烧结助剂TiO2或ZrO2以纳米涂层的形式包裹于主相粉体颗粒的表面而实现烧结助剂的添加。
2.根据权利要求1所述的陶瓷烧结助剂的添加方法，其特征在于：所述步骤(2)中TiCl4溶液或ZrCl4溶液与主相粉体搅拌混合后浸泡15～120min。
3.根据权利要求1所述的陶瓷烧结助剂的添加方法，其特征在于：所述步骤(3)中，对于采用ZrCl4处理得到的混合粉体，煅烧温度为600～700℃，保温1～2小时；对于采用TiCl4处理得到的混合粉体，煅烧温度为700～900℃；保温1～2小时。
4.根据权利要求1所述的陶瓷烧结助剂的添加方法，其特征在于：所述步骤(1)中TiCl4或ZrCl4的用量为主相粉体的0.1～2wt%。
5.根据权利要求1所述的陶瓷烧结助剂的添加方法，其特征在于：所述步骤(1)中主相粉体的平均粒径为0.05～500μm。
6.根据权利要求5所述的陶瓷烧结助剂的添加方法，其特征在于：所述步骤(1)中主相粉体的平均粒径为0.5～50μm。
7.根据权利要求1所述的陶瓷烧结助剂的添加方法，其特征在于：所述步骤(1)中的溶剂为挥发性溶剂。
8.根据权利要求7所述的陶瓷烧结助剂的添加方法，其特征在于：所述溶剂为乙醇。
9.根据权利要求1所述的陶瓷烧结助剂的添加方法，其特征在于：所述主相粉体为具有难烧结性质、能添加氧化锆或氧化钛为助熔剂的陶瓷粉体。
CN201310233262.8A 2013-06-13 2013-06-13 一种陶瓷烧结助剂的添加方法 Active CN103304242B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310233262.8A CN103304242B (zh) 2013-06-13 2013-06-13 一种陶瓷烧结助剂的添加方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310233262.8A CN103304242B (zh) 2013-06-13 2013-06-13 一种陶瓷烧结助剂的添加方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103304242A true CN103304242A (zh) 2013-09-18
CN103304242B CN103304242B (zh) 2015-07-29

Family

ID=49130004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310233262.8A Active CN103304242B (zh) 2013-06-13 2013-06-13 一种陶瓷烧结助剂的添加方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103304242B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107805056A (zh) * 2016-09-09 2018-03-16 深圳市光峰光电技术有限公司 陶瓷复合材料的制备方法及陶瓷复合材料、光源装置
CN108752015A (zh) * 2018-06-12 2018-11-06 佛山市华强协兴陶瓷有限公司 一种陶瓷材料烧结助剂及其制备方法
CN109081685A (zh) * 2018-09-13 2018-12-25 南京鑫达晶体材料科技有限公司 一种氧化铝陶瓷及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0354159A (ja) * 1989-07-20 1991-03-08 Honda Motor Co Ltd セラミック焼結体の製造方法
CN1792997A (zh) * 2004-12-24 2006-06-28 Btm医疗株式会社 多功能纳米生物陶瓷组合物及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0354159A (ja) * 1989-07-20 1991-03-08 Honda Motor Co Ltd セラミック焼結体の製造方法
CN1792997A (zh) * 2004-12-24 2006-06-28 Btm医疗株式会社 多功能纳米生物陶瓷组合物及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
俞建长: "核壳结构的氧化锆包裹氧化铝纳米复合粉体的制备研究", 《无机材料学报》, vol. 20, no. 5, 30 September 2005 (2005-09-30), pages 1054 - 1057 *
汪永清等: "纳米ZrO2修饰Al2O3微滤膜处理废冷却液的实验研究", 《陶瓷学报》, vol. 33, no. 1, 31 March 2012 (2012-03-31), pages 69 - 74 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107805056A (zh) * 2016-09-09 2018-03-16 深圳市光峰光电技术有限公司 陶瓷复合材料的制备方法及陶瓷复合材料、光源装置
CN108752015A (zh) * 2018-06-12 2018-11-06 佛山市华强协兴陶瓷有限公司 一种陶瓷材料烧结助剂及其制备方法
CN109081685A (zh) * 2018-09-13 2018-12-25 南京鑫达晶体材料科技有限公司 一种氧化铝陶瓷及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103304242B (zh) 2015-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103304223B (zh) 一种高纯氧化铝陶瓷的制备方法
CN103304242B (zh) 一种陶瓷烧结助剂的添加方法
CN104326766B (zh) 一种具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法
CN107032762A (zh) 一种新型骨质瓷用坯料及其制备工艺
CN108097064A (zh) 一种基于新型二维材料制备介孔陶瓷膜的方法
CN101381241A (zh) 一种用于上水口的多孔透气耐火材料及其生产方法
CN110395971A (zh) 一种高性能陶瓷-合金复合蓄热球及其制备方法
CN102923770A (zh) 一种钇稳定纳米二氧化锆粉体的制备方法
CN103193511A (zh) 一种硅酸锆包裹型陶瓷色料的制备方法
CN109400191A (zh) 一种高纯氧化锆隔热耐火制品
CN110078484A (zh) 一种刚玉莫来石坩埚及其制备方法
Chen et al. Preparation of ZrO2 microspheres by spray granulation
CN103232238B (zh) 一种高强度电熔氧化锆陶瓷球的制备方法
CN104128172A (zh) 一种调控纳米TiO2-CeO2的形貌呈球型、哑铃型、片型的方法
JP5102306B2 (ja) パイロジェニックＳｉＯ２からのバインダー無添加の成形体の製造方法
JP6450425B1 (ja) 球状酸窒化アルミニウム粉末の製造方法
CN101654280A (zh) 一种二氧化钛纳米粉体的制备方法
CN107815148A (zh) 一种耐高温红外辐射节能涂料及其制备方法
CN108218433A (zh) 一种碳化硅粉体的喷雾造粒方法
CN103752186B (zh) 一种陶瓷超滤膜的制备方法
CN113264765B (zh) 一种HfO2-Si喷涂材料及其制备方法
CN105503208B (zh) 一种以复合凝胶稳定氧化锆为基质制备定径水口的方法
CN114538920A (zh) 一种高韧性高硬度锆镧铝复合磨介的制备方法
JPS62202813A (ja) ジルコニア均一分散ムライト質微粉末の製造方法
CN107117586B (zh) 一种提高化学沉淀法制备氧化物粉体分散性的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address
CP03 Change of name, title or address

Address after: 333001 Jingdezhen ceramic University, Tao Yang South Road, Zhuzhan, Jingdezhen, Jiangxi

Patentee after: JINGDEZHEN CERAMIC INSTITUTE

Address before: 333001 Tao Yang South Road, Jingdezhen, Jiangxi, Jingdezhen

Patentee before: Jingdezhen Ceramic Institute

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190218

Address after: 402460 Guangfu Industrial Park Avenue, Rongchang District, Chongqing

Patentee after: CHONGQING WUDUN NANO TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 333001 Taoyang Road, Zhushan District, Jingdezhen City, Jiangxi Province

Patentee before: Science and Technology Development Center of Jingdezhen Ceramic University

Effective date of registration: 20190218

Address after: 333001 Taoyang Road, Zhushan District, Jingdezhen City, Jiangxi Province

Patentee after: Science and Technology Development Center of Jingdezhen Ceramic University

Address before: 333001 Jingdezhen ceramic University, Tao Yang South Road, Zhuzhan, Jingdezhen, Jiangxi

Patentee before: JINGDEZHEN CERAMIC INSTITUTE