CN115974550B - 一种粒度D50小于100nm、四方晶相纳米掺杂氧化锆陶瓷粉材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种粒度D50小于100nm、四方晶相纳米掺杂氧化锆陶瓷粉材料及其制备方法，该材料是一种呈现不规则形状四方晶相结构的掺杂氧化锆纳米陶瓷粉，掺杂元素质量百分数含量1～5wt％，材料颗粒尺寸为50～100nm，干燥粉碎处理以后粒度D50小于100nm，比表面积3～10m2/g。与现有技术相比，本发明的制备过程操作简便，不需要额外的复杂条件和复杂设备，常温常压下就可以发生反应，而且其使用的原料便宜易得，从而使材料的制备成本相对较低，颗粒粒度尺寸较小而且制备的掺杂氧化锆陶瓷粉可以用作制作电子陶瓷器件、外观陶瓷器件等多种用途。
Description
本申请是申请号：CN201811614948.0发明名称：四方晶相纳米掺杂氧化锆陶瓷粉材料及其制备方法申请人：元颉新材料科技(浙江)有限公司的分案申请
技术领域
本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种粒度D50小于100nm、四方晶相纳米掺杂氧化锆陶瓷粉材料及其制备方法。
背景技术
氧化锆基陶瓷是日常生活中常见的一种具有良好应用性能的陶瓷材料，已经被广泛地应用于电子信息、生活用品、生物医药等诸多领域。但是随着应用领域的扩展和性能指标的提升，对氧化锆性能要求也越来越高。氧化锆陶瓷粉体的性能是决定将来加工所得氧化锆陶瓷产品的根本因素，因此要想获得高性能的氧化锆陶瓷产品，首先要制备出具有优异性能的氧化锆陶瓷粉产品，氧化锆基陶瓷粉材料已经成为材料界研究的重点。例如通过掺杂一些元素可以改善其机械性能、热烧结性能。在陶瓷器件加工过程中氧化锆陶瓷粉体的纯度、颗粒大小、表面性能和形状等特性直接决定了陶瓷器件加工的良品率和后续的使用性能。因此有关高质量的氧化锆纳米陶瓷粉体的制备是现在的研究热点和技术难点。但是现在常见制备方法制备出的陶瓷粉体颗粒往往比较大，即使颗粒尺寸可以达到纳米级，但是产品干燥处理以后总是团聚严重或晶相不纯，这极大地限制了氧化锆陶瓷材料的开发与应用。高质量的纳米级氧化锆陶瓷粉体的制备及其结构控制是决定氧化锆陶瓷应用的关键技术难题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种粒度D50小于100nm、四方晶相纳米掺杂氧化锆陶瓷粉材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种粒度D50小于100nm、四方晶相纳米掺杂氧化锆陶瓷粉材料，其特征在于，该材料是一种呈现不规则形状四方晶相结构的掺杂氧化锆纳米陶瓷粉，掺杂元素质量百分数含量1-5wt％，材料颗粒尺寸为50-100nm，干燥粉碎处理以后粒度D50小于100nm，D90小于300nm，比表面积3-10 m2/g。
本发明提出的一种粒度D50小于100nm、四方晶相纳米掺杂氧化锆陶瓷粉材料的制备方法：首先将氧化锆前躯体的锆盐、含有掺杂元素的盐和一定量表面活性剂溶解，将草酸盐水溶液缓慢引入上述混合溶液中，进行在液相沉淀反应过程，经过后续的离心、洗涤、干燥和焙烧处理得到四方相氧化锆纳米陶瓷粉，然后再经过气体粉磨处理就可以得到粒度D50小于100nm、四方晶相纳米掺杂氧化锆陶瓷粉材料。具体步骤如下：
(1)将一定量的锆盐前驱体、含有掺杂元素的盐和表面活性剂溶解到水和有机醇混合溶剂(水与有机醇的体积比为1:0.1～1)中，机械搅拌下得到澄清溶液，将此溶液记做溶液A。
(2)称取一定量的草酸盐溶解于一定体积的去离子水溶液中，将其记做溶液B。
(3)采用蠕动泵分别以正加、反加或并流方式将溶液A和溶液B均匀混合，室温下发生反应，然后继续搅拌1-2天，得到白色凝胶溶液，离心分离得到白色沉淀产物，洗涤，干燥、焙烧，最后将得到的固体粉末样品经过气态粉磨处理，即得到粒度D50小于100nm、四方晶相纳米掺杂氧化锆陶瓷粉材料。
本发明中，前驱体锆盐在草酸根的存在下沉淀反应生成草酸氧锆溶胶沉淀，由于有机醇可以减弱溶胶颗粒之间的相互作用和改变相应草酸沉淀的表面状态，有效防止沉淀颗粒之间团聚的发生，而且对氧化锆晶相具有有效的调控作用。因此经过比较简单的处理过程就可以得到粒度D50小于100nm、四方晶相纳米掺杂氧化锆陶瓷粉材料。
溶液A和溶液B形成的反应体系中锆盐前驱体的浓度是1-10wt％，掺杂元素质量百分数含量1-5wt％；锆盐前驱体与草酸盐的质量比为0.8-1.5：1；反应温度可在室温条件下，即随着季节变换控制范围在5-40度。
所述的锆盐前驱体是可溶于水和有机醇的无机锆盐或者有机锆酸酯类；所述的锆盐前驱体为氯氧化锆、硝酸氧锆、硝酸锆、乙酰丙酮锆、正丙醇锆、异丙醇锆、异丁醇锆、正丁醇锆中的一种或几种；
所述的含有掺杂元素的盐选用与氧化锆晶相结构适配的含稀土元素无机硝酸盐；所述的含有掺杂元素的盐为硝酸钇、硝酸铈、硝酸铈铵、硝酸镱、硝酸钆、硝酸钕、硝酸钬、硝酸镧一种或几种；
所述的表面活性剂主要是非离子型的高分子聚合物；所述的表面活性剂为聚乙二醇、PVP、聚丙烯酸、聚醚、F127中的一种或几种；锆盐前驱体与表面活性剂的质量比为10:0.2～1。
所述的草酸盐主要是碱金属草酸盐或者草酸铵盐；所述的草酸盐为草酸铵、草酸氢铵、草酸钠、草酸氢钠、草酸钾、草酸氢钾中的一种或几种一种或几种；
所述的有机醇为液态直链烷基醇或者其异构体醇；所述的有机醇是乙醇、甲醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、苯甲醇中的一种或几种。
所述的水为经过水净化处理得到的水，其中重金属离子、铁、钴、镍离子低于ppm以下。
所述的溶液A和溶液B的盛放容器和反应容器为玻璃容器、有机塑料容器或陶瓷搪瓷容器，包括玻璃烧瓶、玻璃烧杯、表面皿、锥形瓶、广口瓶、称量瓶、试管、量杯、塑料烧杯、陶瓷反应釜、搪瓷反应釜、离心管中的一种或几种。
步骤(3)中的离心分离的离心转速在5000-12000rpm，每次离心时间5-10min。
步骤(3)中的洗涤选用的溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或几种。
步骤(3)中的干燥处理选用的温度范围为60–150℃；焙烧处理选用的温度范围为600-1100℃，焙烧时间为3-5h，采用的气氛为空气气氛，需要空压机不断鼓入空气。
固体粉末样品经过气态粉磨处理所选用的设备为气流粉碎机，功率为4KW，经过旋风分离器收集粉末产品，空气压缩机功率为50KW，为粉碎提供1.0Mpa压缩空气。
与现有技术相比，本发明通过在水和有机醇的混合溶剂中锆盐前驱体与草酸根反应生成草酸氧锆溶胶，在此反应体系中有机醇起到至关重要的作用，它的存在不仅可以减弱溶胶颗粒之间的相互作用，还可以改变相应草酸沉淀的表面状态，从而防止沉淀颗粒之间团聚的发生，此外对氧化锆晶相结构进行有效的调控，而后续经过气态粉碎技术可以有效解除产品中颗粒团聚，有效控制产品中的粒度分布，与传统的氧化锆陶瓷粉体合成方法相比，该发明方法可控性强，过程简单、操作方便、成本低廉。而且整个制备反应过程是在室温静态条件下进行,节能环保所得纳米掺杂氧化锆陶瓷粉具有不规则的颗粒形貌，表面凹凸不平，而且颗粒分散性良好，颗粒度均匀，粒度尺寸较小，具有广阔的应用前景，特别是在电子信息产业陶瓷器件加工领域。
附图说明
图1本制备方法得到的粒度D50小于100nm、四方晶相纳米掺杂氧化锆粉体特征透射电子显微镜(TEM)图，由实施例1制得。
图2单分散的粒度D50小于100nm、四方晶相纳米掺杂氧化锆粉体特征大角X射线谱图，由实施例1制得。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
将10g氯氧化锆、0.1g硝酸钇和1.0g PEG-10000用500ml水和乙醇混合溶剂(水与有机醇的体积比为1:0.1)溶解，搅拌半个小时以后将400ml含有10g草酸铵水溶液通过蠕动泵加入上述溶液，搅拌12以后，将生成的凝胶溶液产物在11000rpm转速下离心5分钟分离得到白色凝胶，然后用水和乙醇各清洗两次以后，在空气中60℃干燥12小时以后，经过1000℃煅烧4小时后，再经过气体压力为1.0MPa气态粉碎仪处理，旋风分离器收集得到的粉末样品，可以得到D50为90nm、四方相掺杂的纳米氧化锆陶瓷粉。其形貌和特性见图1-图2所示。
实施例
将10g氯氧化锆、0.1g硝酸钇和1.0g PEG-10000用500ml水和乙醇混合溶剂溶解(水与有机醇的体积比为1:0.1)，搅拌半个小时以后将400ml含有10g草酸铵水溶液通过蠕动泵加入上述溶液，搅拌12以后，将生成的凝胶溶液产物在11000rpm转速下离心5分钟分离得到白色凝胶，然后用水和乙醇各清洗两次以后，在空气中60℃干燥12小时以后，经过1000℃煅烧4小时后，可以得到D50为2.5μm、四方相掺杂的纳米氧化锆陶瓷粉。
实施例
将10g氯氧化锆、0.1g硝酸钇和1.0g PEG-10000用500ml水和乙醇混合溶剂(水与有机醇的体积比为1:0.1)溶解，搅拌半个小时以后采用蠕动泵将上述溶液慢慢滴加到400ml含有10g草酸铵水溶液，搅拌12以后，将生成的凝胶溶液产物在11000rpm转速下离心5分钟分离得到白色凝胶，然后用水和乙醇各清洗两次以后，在空气中60℃干燥12小时以后，经过1000℃煅烧4小时后，再经过气体压力为1.0MPa气态粉碎仪处理，旋风分离器收集得到的粉末样品，可以得到D50为95nm、四方相掺杂的纳米氧化锆陶瓷粉。
实施例
将10g氯氧化锆、0.1g硝酸铈和1.0g PEG-10000用500ml水和乙醇混合溶剂溶解(水与有机醇的体积比为1:0.2)，搅拌半个小时以后将400ml含有10g草酸铵水溶液通过蠕动泵加入上述溶液，搅拌12以后，将生成的凝胶溶液产物在11000rpm转速下离心5分钟分离得到稍微显示出乳黄色凝胶，然后用水和乙醇各清洗两次以后，在空气中60℃干燥12小时以后，经过1000℃煅烧4小时后，再经过气体压力为1.0MPa气态粉碎仪处理，旋风分离器收集得到的粉末样品，可以得到D50为90nm、四方相掺杂的纳米氧化锆陶瓷粉。
实施例
将10g氯氧化锆、0.1g硝酸铈和1.0g PVP(K30)用500ml水和乙醇混合溶剂溶解(水与有机醇的体积比为1:0.1)，搅拌半个小时以后将400ml含有10g草酸铵水溶液通过蠕动泵加入上述溶液，搅拌12以后，将生成的凝胶溶液产物在11000rpm转速下离心5分钟分离得到稍微显示出乳黄色凝胶，然后用水和乙醇各清洗两次以后，在空气中60℃干燥12小时以后，经过1000℃煅烧4小时后，再经过气体压力为1.0MPa气态粉碎仪处理，旋风分离器收集得到的粉末样品，可以得到D50为90nm、四方相掺杂的纳米氧化锆陶瓷粉。
实施例
一种粒度D50小于100nm、四方晶相纳米掺杂氧化锆陶瓷粉材料的制备方法具体步骤如下：
(1)将一定量的锆盐前驱体乙酰丙酮锆、含有掺杂元素的盐硝酸铈铵和表面活性剂PVP溶解到水和有机醇正丁醇混合溶剂(水与有机醇的体积比为1:0.1)中，机械搅拌下得到澄清溶液，将此溶液记做溶液A。
(2)称取一定量的草酸盐草酸钾溶解于一定体积的去离子水溶液中，将其记做溶液B。锆盐前驱体与草酸盐的质量比为0.8：1；
(3)采用蠕动泵分别以正加、反加或并流方式将溶液A和溶液B均匀混合，室温下发生反应，所形成的反应体系中锆盐前驱体的浓度是1wt％，掺杂元素质量百分数含量1wt％，然后继续搅拌1天，得到白色凝胶溶液，离心分离得到白色沉淀产物，离心分离的离心转速在5000rpm，每次离心时间10min。采用水洗涤，150℃干燥、1100℃焙烧3hh，最后将得到的固体粉末样品经过气态粉磨处理，即得到粒度D50小于100nm、四方晶相纳米掺杂氧化锆陶瓷粉材料。固体粉末样品经过气态粉磨处理所选用的设备为气流粉碎机，功率为4KW，经过旋风分离器收集粉末产品，空气压缩机功率为50KW，为粉碎提供1.0Mpa压缩空气。
实施例
一种粒度D50小于100nm、四方晶相纳米掺杂氧化锆陶瓷粉材料的制备方法具体步骤如下：
(1)将一定量的锆盐前驱体正丁醇锆、含有掺杂元素的盐硝酸镧和表面活性剂聚醚溶解到水和有机醇异丙醇混合溶剂(水与有机醇的体积比为1:0.5)中，机械搅拌下得到澄清溶液，将此溶液记做溶液A。
(2)称取一定量的草酸盐草酸氢铵溶解于一定体积的去离子水溶液中，将其记做溶液B。锆盐前驱体与草酸盐的质量比为1.5：1；
(3)采用蠕动泵分别以正加、反加或并流方式将溶液A和溶液B均匀混合，室温下发生反应，所形成的反应体系中锆盐前驱体的浓度是10wt％，掺杂元素质量百分数含量5wt％，然后继续搅拌2天，得到白色凝胶溶液，离心分离得到白色沉淀产物，离心分离的离心转速在12000rpm，每次离心时间5min。采用水洗涤，60℃干燥、600℃焙烧5h，最后将得到的固体粉末样品经过气态粉磨处理，即得到粒度D50小于100nm、四方晶相纳米掺杂氧化锆陶瓷粉材料。固体粉末样品经过气态粉磨处理所选用的设备为气流粉碎机，功率为4KW，经过旋风分离器收集粉末产品，空气压缩机功率为50KW，为粉碎提供1.0Mpa压缩空气。
Claims (1)
1.一种四方晶相纳米掺杂氧化锆陶瓷粉材料，其特征在于，由以下步骤制备而成：
将10g氯氧化锆、0 .1g硝酸铈和1 .0g PEG-10000用500mL水和乙醇混合溶剂溶解，其中水与乙醇的体积比为1:0.2；搅拌半个小时以后将400mL含有10g草酸铵水溶液通过蠕动泵加入上述溶液，搅拌12h以后，将生成的凝胶溶液产物在11000rpm转速下离心5分钟分离得到稍微显示出乳黄色的凝胶，然后用水和乙醇各清洗两次以后，在空气中60℃干燥12小时以后，经过1000℃煅烧4小时后，再经过气体压力为1 .0MPa气态粉碎仪处理，旋风分离器收集得到的粉末样品，得到D50为90nm、四方相掺杂的纳米氧化锆陶瓷粉。
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| CN114249347A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-03-29 | 元颉新材料科技(浙江)有限公司 | 一种纯晶相纳米尺寸钛酸镁陶瓷粉及其制备方法 |
| CN114195510B (zh) * | 2021-12-28 | 2024-04-23 | 元颉新材料科技(浙江)有限公司 | 一种纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉及其制备方法 |
| CN115448361B (zh) * | 2022-09-02 | 2024-02-27 | 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 | 一种纳米四方相氧化锆陶瓷粉体及其制备方法 |
| CN115819081B (zh) * | 2022-11-24 | 2023-08-01 | 北京伽瓦新材料科技有限公司 | 纳米氧化锆热障涂层粉体及其微波合成方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0517437A1 (en) * | 1991-05-31 | 1992-12-09 | Tosoh Corporation | Zirconium oxide powder and a method of making thereof |
| JP2004269331A (ja) * | 2003-03-11 | 2004-09-30 | Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd | 易焼結性正方晶ジルコニア粉末およびその製造方法 |
| CN101049965A (zh) * | 2007-04-03 | 2007-10-10 | 浙江大学 | 一种高纯纳米氧化锆粉体的制备方法 |
| CN101962168A (zh) * | 2009-07-24 | 2011-02-02 | 中国矿业大学(北京) | 一种纳米粉体材料的制备方法 |
| CN101967057A (zh) * | 2010-10-14 | 2011-02-09 | 北京科技大学 | 汽车氧传感器用的氧化锆基固体电解质粉料及其制备方法 |
| CN102743979A (zh) * | 2012-07-12 | 2012-10-24 | 三达膜科技（厦门）有限公司 | 一种氧化锆陶瓷超滤膜的制备方法 |
| CN103328598A (zh) * | 2010-12-28 | 2013-09-25 | 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 | 包括氧化锆颗粒的抛光浆料以及使用这种抛光浆料的方法 |
| CN103708831A (zh) * | 2013-09-28 | 2014-04-09 | 雅安远创陶瓷有限责任公司 | 一种氧化钇稳定氧化锆粉体及其制备方法 |
| CN105366718A (zh) * | 2015-12-18 | 2016-03-02 | 珠海市香之君科技股份有限公司 | 一种纳米氧化锆粉体及其合成方法 |
| CN107540017A (zh) * | 2016-06-25 | 2018-01-05 | 张尚权 | 一种纳米钇掺杂氧化锆粉的制备方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1262813A (en) * | 1986-06-26 | 1989-11-14 | Corning Glass Works | Preparation of high purity, homogeneous zirconia mixtures |
| US6087285A (en) * | 1997-10-13 | 2000-07-11 | Tosoh Corporation | Zirconia sintered body, process for production thereof, and application thereof |
| US6703334B2 (en) * | 2001-12-17 | 2004-03-09 | Praxair S.T. Technology, Inc. | Method for manufacturing stabilized zirconia |
| US20060135652A1 (en) * | 2004-12-20 | 2006-06-22 | Formmat Technologies Inc. | Method for preparing ziconia ceramics using hybrid composites as precursor materials shaped by CAD/CAM process |
| US7704483B2 (en) * | 2005-04-29 | 2010-04-27 | Cabot Corporation | High surface area tetragonal zirconia and processes for synthesizing same |
| CN100417598C (zh) * | 2006-06-08 | 2008-09-10 | 中南大学 | 一种氧化钐掺杂稳定氧化锆纳米材料的制备方法 |
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0517437A1 (en) * | 1991-05-31 | 1992-12-09 | Tosoh Corporation | Zirconium oxide powder and a method of making thereof |
| JP2004269331A (ja) * | 2003-03-11 | 2004-09-30 | Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd | 易焼結性正方晶ジルコニア粉末およびその製造方法 |
| CN101049965A (zh) * | 2007-04-03 | 2007-10-10 | 浙江大学 | 一种高纯纳米氧化锆粉体的制备方法 |
| CN101962168A (zh) * | 2009-07-24 | 2011-02-02 | 中国矿业大学(北京) | 一种纳米粉体材料的制备方法 |
| CN101967057A (zh) * | 2010-10-14 | 2011-02-09 | 北京科技大学 | 汽车氧传感器用的氧化锆基固体电解质粉料及其制备方法 |
| CN103328598A (zh) * | 2010-12-28 | 2013-09-25 | 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 | 包括氧化锆颗粒的抛光浆料以及使用这种抛光浆料的方法 |
| CN102743979A (zh) * | 2012-07-12 | 2012-10-24 | 三达膜科技（厦门）有限公司 | 一种氧化锆陶瓷超滤膜的制备方法 |
| CN103708831A (zh) * | 2013-09-28 | 2014-04-09 | 雅安远创陶瓷有限责任公司 | 一种氧化钇稳定氧化锆粉体及其制备方法 |
| CN105366718A (zh) * | 2015-12-18 | 2016-03-02 | 珠海市香之君科技股份有限公司 | 一种纳米氧化锆粉体及其合成方法 |
| CN107540017A (zh) * | 2016-06-25 | 2018-01-05 | 张尚权 | 一种纳米钇掺杂氧化锆粉的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 纳米晶钇稳定氧化锆的制备及表征;吴红丹;裴大婷;张锦化;侯书恩;;武汉理工大学学报(第02期);第9-14页 * |
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