氧化锆陶瓷的制备工艺

氧化锆陶瓷的制备工艺

一氧化锆陶瓷的原料

氧化锆工业原料是由含锆矿石提炼出来的。

斜锆石（ZrO2）

自然界锆矿石

锆英石（ZrO2

·SiO2）

二氧化锆陶瓷的提炼方法

氯化和热分解

碱金属氧化物分解法

石灰溶解法

等离子弧法

提炼氧化锆的主要方法

沉淀法

胶体法

水解法

喷雾热分解法

㈠氯化和热分解法

ZrO2?SiO2+4C+4Cl2→ZrCl4+SiCl4+4CO

其中ZrCl4和SiCl4以分馏法加以分离，在150–180℃下冷凝出ZrCl4然后加水水解形成氧氯化锆，冷却后结晶出氧氯化锆晶体，经焙烧就得到氧化锆。

㈡碱金属氧化物分解法

ZrO2?SiO2+NaOH→Na2ZrO3 +Na2SiO4+H2O

ZrO 2?SiO 2+Na 2CO 3→Na 2ZrSiO 3+CO 2 ZrO 2?SiO 2+Na 2C03→Na 2ZrO 3+Na 2Si03+CO 2

①反应后用水溶解，滤去Na 2Si03；

②Na 2Zr03→水合氢氧化物→用硫酸进行钝化→Zr 5O 8(SO 4)2·x H 20→

氧化锆粉 ㈢石灰熔融法

CaO+ZrO 2·SiO 2→ZrO 2+CaSiO 3 焙烧后用盐酸浸出除去CaSiO3 ㈣等离子弧法 锆英石砂（ZrO 2?SiO 2） ㈤沉淀法

沉淀法是在羧基氯化锆等水溶性锆盐与稳定剂盐的混合水溶液中加入氨水等碱性类物质，以获得氢氧化物共沉淀的方法。将共沉淀物干

焙烧

氨

水 调

整

PH 值

用水水解

ZrO2

SiO2

注入高温等离子弧中

熔化并离解

凝固后SiO 2粘在ZrO 2结晶表面 用液体NaOH 煮沸可除SiO 2

ZrO 2和硅酸铀

氧化锆

洗涤

燥后一般得到的是胶态非晶体，经500—700℃左右焙烧而制成ZrO 2粉末。 ㈥胶体法

胶体法是合成粉体中各种前驱体在溶胶状态下混合均匀，而后固体从溶胶中析出的方法。

溶胶法

①溶胶—凝胶技术②溶胶—沉淀法

金属氧化物或氢氧化物的溶胶胶体沉淀剂（在锆盐溶液中加有机化合物）

凝胶

氧化物

㈦水解法

①醇盐水解法：将有机溶液中混合着锆和稳定剂的醇盐，进行加水分解的方法。

②水解法：高温、高压下，氢氧化锆在水中的溶解度大于常温、常压

①溶胶—凝胶法

②溶胶—沉淀法

干燥

转化

焙烧 在碱中共沉淀

由有机化合物构成的凝胶中

分散金属氢氧化物复合体

焙烧

清除添加剂

ZrO 2粉末

下在水中的溶解度，于是氢氧化锆溶于水中，同时析出氧化锆。

③溶胶—乳化—凝胶法：

将含有Zn+4 溶胶先放入含有有机分散剂的乳化液中分散、陈化、稳定，再将溶胶凝胶化，凝胶经过烘干、焙烧得到ZrO2粉末。

㈧喷雾热分解法

将锆盐和稳定剂的混合盐溶液喷入高温气氛中，散成无数小液滴，液相蒸发，液滴变小，随后因过饱和而析出固相，进而热分解直接生成所需要的ZrO2粉。

三氧化锆陶瓷的粉体加工

陶瓷材料烧结后很难进行机械加工，且加工成本十分昂贵，故人们一直在寻找一种适合复杂形状陶瓷部件的近净尺寸成型技术。近十年来，国内外陶瓷研究工作者研究开发了许多ZrO2超细粉的制备技术。

所谓超细粉通常是指平均粒径为0.01-0.1μm的粉末。为了制得纳米陶瓷，必须首先制备出纳米级陶瓷粉末。传统的粉末制备方法已不能满足要求，必须采用新的粉末制备方法。

纳米材料的制备化学法

物理法

其他方法

湿化学法

化学气相法（CVD法）

溶剂蒸发法

共沉淀法

乳浊法

水热法

直接沉淀法

均一沉淀法

氧化锆微细粉末的制备的一般方法

①共沉淀法

这是一种古老的方法。它是利用各种在水中溶解的物质，经反应生成不溶解的氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐、醋酸盐等，再经加热分解而成高纯度超微粉。

ZrOCl 2的水溶液中加入铵盐分散剂（NH 4）2SO 4,用氨水沉淀、分离、水洗、烘干、球磨、煅烧后制的ZrO2超细粉。

②溶胶—凝胶法

溶胶—凝胶法指金属有机或无机化合物经过溶液—溶胶—凝胶而固化，再经热处理而成氧化物或其他化合物固体的方法.

制备ZrO 2超细粉时，首先在Zr （0H ）4水溶液中加入ZrO 2的稳定剂，如MgO 、Y 2O 3、CaO 等的硝酸盐化合物，然后加入硝酸，把pH 值调至5.5—6，待溶胶凝聚后，于70℃左右脱水，然后加热到400—700℃，就可得到ZrO2超细粉。制备流程以ZrOCl ·8H 2O 为原料，用去离子水制成一定浓度的原料液，搅拌条件下添加沉淀剂制成水合ZrO 2胶体，与70℃恒温加热一小时后陈化，制备成凝胶，抽滤并洗涤凝胶直至无Cl —存在，干燥凝胶，并经高温煅烧制成纳米级ZrO 2粉体。

③乳浊液法

共沉淀法 乳浊液法 溶胶-凝胶法 蒸发法 超临界合成法 气相法

这是一种比较新颖的粉体制备方法，即乳浊液法，用这种方法可以制得粉末性能非常好的纳米超细粉体。

将纯度>99%的ZrO(NO 3)2·nH 20和（NO 3）3·6H 20晶体溶于蒸馏水中，配成一定浓度的溶液，按Y 2O 3含量为3%（摩尔分数）分别量取两种溶液并配成混合溶液。将混合液逐渐加入含3%（摩尔分数）乳化剂的二甲苯溶液中，不断搅拌并经超生处理形成乳浊液。在这种乳浊液中盐溶液以尺寸为10—30μm 的小液滴形态分散于有机溶剂中。忘乳浊液中通NH3气，使分散的盐溶液小液滴凝胶化。然后将凝胶放入蒸馏瓶中进行非均相的共沸蒸馏处理。经过蒸馏处理的凝胶进行过滤同时加入乙醇洗涤，目的是尽可能地滤去剩余的二甲苯和乳化剂。滤干的凝胶于红外灯下烘干，最后在700℃╳1h 条件下燃烧即得Y 2O 3·ZrO 2粉体。

④气相法

化学气相沉淀法（CVD ）是很有前途的一种新方法，它是在一定的反应条件下（300℃╳5h ，<1.01╳105）下的反应前驱物（如乙酰丙酮锆）蒸气在气态下分解得到Zr02。

a.化学气相合成法

CVS 法的原理是将一种挥发性的金属有机物前驱体在减压下热

气相法

化学气相合成法（CVS ）

低温气相合成法 气相置换法

分解而制成粉体。

合成ZrO2反应过程：用氦气气流（99.9%He）与叔丁基锆（前驱体）一同喷入反应去。另外，为保证产品能完全氧化，同时通入氧气流。氦气和氧气流量控制比例为1:10，气流压力由一碟式阀控制保持为1000Pa反应器被加热至1000℃.气流经过反应器时锆的化合物被分解，形成细小的氧化物纳米颗粒，最后利用温度梯度将微粒收集下来。

b.气相置换法

气相置换法是利用ZrCl4气体与Fe2O3固体反应制备ZrO2的。其具体步骤是，先在Φ1cm╳5cm（内径）的石英管中分开放置锆金属和三氧化二铁，石英管抽真空并低压（约13Pa）下保持1h以去除固体吸附的气体，然后保持1h以去除固体吸附的气体，然后通入一定量的氯气并密封，主要反应方程式如下：

Zr（s）+2Cl2(g)==ZrCl4(g)

Fe203(s)+ZrCl4(g)==2FeCl2(g)+ZrO2(g)+O2(g)

FeCl2(g)+2Zr(s)==2ZrCl(g)+Fe(s)

四氧化锆微粉的干燥

用湿化学法制备纳米ZrO2粉体要解决的一个关键问题是如何进行颗粒的干燥以消除或减少由此过程产生的团聚。

干燥法

冷冻干燥法

直接高温煅烧

超临界流体干燥其他方法

氧化锆陶瓷的制备工艺

氧化锆陶瓷的制备工艺 一氧化锆陶瓷的原料 氧化锆工业原料是由含锆矿石提炼出来的。 斜锆石（ZrO2） 自然界锆矿石 锆英石（ZrO2 ·SiO2） 二氧化锆陶瓷的提炼方法 氯化和热分解 碱金属氧化物分解法 石灰溶解法 等离子弧法 提炼氧化锆的主要方法 沉淀法 胶体法 水解法 喷雾热分解法 ㈠氯化和热分解法 ZrO2?SiO2+4C+4Cl2→ZrCl4+SiCl4+4CO 其中ZrCl4和SiCl4以分馏法加以分离，在150–180℃下冷凝出ZrCl4然后加水水解形成氧氯化锆，冷却后结晶出氧氯化锆晶体，经焙烧就得到氧化锆。 ㈡碱金属氧化物分解法 ZrO2?SiO2+NaOH→Na2ZrO3 +Na2SiO4+H2O

ZrO 2?SiO 2+Na 2CO 3→Na 2ZrSiO 3+CO 2 ZrO 2?SiO 2+Na 2C03→Na 2ZrO 3+Na 2Si03+CO 2 ①反应后用水溶解，滤去Na 2Si03； ②Na 2Zr03→水合氢氧化物→用硫酸进行钝化→Zr 5O 8(SO 4)2·x H 20→ 氧化锆粉 ㈢石灰熔融法 CaO+ZrO 2·SiO 2→ZrO 2+CaSiO 3 焙烧后用盐酸浸出除去CaSiO3 ㈣等离子弧法 锆英石砂（ZrO 2?SiO 2） ㈤沉淀法 沉淀法是在羧基氯化锆等水溶性锆盐与稳定剂盐的混合水溶液中加入氨水等碱性类物质，以获得氢氧化物共沉淀的方法。将共沉淀物干 焙烧 氨 水 调 整 PH 值 用水水解 ZrO2 SiO2 注入高温等离子弧中 熔化并离解 凝固后SiO 2粘在ZrO 2结晶表面 用液体NaOH 煮沸可除SiO 2 ZrO 2和硅酸铀 氧化锆 洗涤

氧化锆陶瓷的制备工艺

一氧化锆陶瓷的原料 氧化锆工业原料是由含锆矿石提炼出来的。 斜锆石（ZrO2） 自然界锆矿石 锆英石（ZrO2·SiO2） 二氧化锆陶瓷的提炼方法 氯化和热分解 碱金属氧化物分解法 石灰溶解法 等离子弧法 提炼氧化锆的主要方法 沉淀法 胶体法 水解法 喷雾热分解法 ㈠氯化和热分解法 ZrO2SiO2+4C+4Cl2ZrCl4+SiCl4+4CO 其中ZrCl4和SiCl4 以分馏法加以分离，在150–180℃下冷凝出ZrCl4然后加水水解形成氧氯化锆，冷却后结晶出氧氯化锆晶体，经焙烧就得到氧化锆。 ㈡碱金属氧化物分解法 ZrO2SiO2+NaOH→Na2ZrO3 +Na2SiO4+H2O ZrO2SiO2+Na2CO3→Na2ZrSiO3+CO2

ZrO 2SiO 2+Na 2C03 →Na 2ZrO 3+Na 2Si03+CO 2 ①反应后用水溶解，滤去Na 2Si03； ②Na 2Zr03 → 水合氢氧化物 → 用硫酸进行钝化 →Zr 5O 8(SO 4)2·xH 20 → 氧化锆粉 ㈢石灰熔融法 CaO+ZrO 2·SiO 2→ZrO 2+CaSiO 3 焙烧后用盐酸浸出除去CaSiO3 ㈣等离子弧法 锆英石砂（ZrO 2?SiO 2） ㈤沉淀法 沉淀法是在羧基氯化锆等水溶性锆盐与稳定剂盐的混合水溶液中加入氨水等碱性类物质，以获得氢氧化物共沉淀的方法。将共沉淀物干燥后一般得到的是胶态非晶体，经500—700℃左右焙烧而制成ZrO 2 焙烧 氨 水 调 整 用水水解 ZrO2 SiO2 注入高温等离子弧中 熔化并离解 凝固后SiO 2粘在ZrO 2结晶表面 用液体NaOH 煮沸可除SiO 2 ZrO 2 和 硅酸铀 氧化锆 洗 涤

多孔氧化锆陶瓷的设备制作方法与制作流程

本技术公开了一种多孔氧化锆陶瓷的制备方法，先将氧化锆和氧化钇按重量配比混合均匀制备混合料；然后制备聚丙烯醇水溶液和氯化铵水溶液：将所得混合料和溶液一起放入球 磨机中进行球磨；向球磨后的浆料中加入粘结剂、淀粉溶液、表面活性剂，继续球磨 30min；之后加入10％的氯化铵水溶液，高速下球磨3min，迅速倒入模具中成型；将模具和模具中的浆料放入烘箱中进行发泡；然后放入冷冻箱中冷冻，形成凝胶；将凝胶样品进行脱模，经干燥后烧结，得到多孔氧化锆陶瓷。本技术用磷酸锌作为粘结剂，提高了粘结强度，降低了污染，得到的多孔氧化锆陶瓷孔隙率高，孔径均匀，提高了多孔氧化锆陶瓷的性能。 权利要求书 1.一种多孔氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于包括以下步骤： (1)制备氧化锆混合料：首先将氧化锆粉末和氧化钇粉末按照重量配比混合均匀； (2)制备聚丙烯醇水溶液：将聚丙烯醇与去离子水按照一定比例混合，配制聚氯丙烯醇水溶液； (3)制备氯化铵水溶液：用分析纯氯化铵与去离子水配制成质量分数为15％的氯化铵水溶液； (4)制备浆料：将步骤(1)-(3)所得混合料和溶液一起放入球磨机中，再放入刚玉球，球磨3h，得到浆料； (5)向球磨后的浆料中加入粘结剂，并加入质量分数为3％的淀粉溶液，同时加入表面活性剂，然后继续球磨30mi n；之后加入一定量质量分数为10％的氯化铵水溶液，然后在高速下球磨3mi n，之后迅速倒入模具中成型； (6)将模具和模具中的浆料放入烘箱中进行发泡；然后将模具和模具中的浆料放入冷冻箱中

冷冻8h，冷冻的温度为零下15度，在冷冻过程中形成凝胶； (7)将凝胶样品进行脱模，然后将凝胶样品放入乙醇水溶液中10h； (8)将凝胶样品从乙醇溶液中取出，经干燥后在氩气氛保护下进行烧结3h，烧结后自然冷却至室温，得到多孔氧化锆陶瓷。 2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)所述氧化锆粉末和氧化钇粉末的重量比为20:1。 3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)将聚丙烯醇与去离子水按照一定比例混合后，于70摄氏度下超声分散1h，配制成质量分数为10％的聚丙烯醇水溶液。 4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(5)所述粘结剂为磷酸锌粘结剂，该磷酸锌粘结剂的加入量为步骤(1)氧化锆混合料质量的2-6％。 5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(5)所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠，十二烷基硫酸钠的加入量为步骤(1)氧化锆混合料质量的2-4％。 6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(5)所述氯化铵水溶液的加入量为步骤(1)氧化锆混合料质量的3-5％。 7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(6)烘箱温度为90℃，发泡时间为2h。 8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(8)干燥的温度为120℃，干燥的时间为12h，所述的烧结温度为1600℃。 技术说明书

氧化锆陶瓷的制备技术

氧化锆陶瓷 氧化锆陶瓷 一、名称 二氧化锆陶瓷，ZrO2陶瓷，Zirconia Ceramic 二、种类及特点 纯ZrO2为白色，含杂质时呈黄色或灰色，一般含有HfO2，不易分离。世界上已探明的锆资源约为1900万吨，氧化锆通常是由锆矿石提纯制得。在常压下纯ZrO2共有三种晶态：单斜（Monoclinic）氧化锆（m-ZrO2）、四方（Tetragonal）氧化锆（t-ZrO2）和立方（Cubic）氧化锆（c-ZrO2），上述三种晶型存在于不同的温度范围，并可以相互转化：温度密度 单斜（Monoclinic）氧化锆（m-ZrO2）<950℃5.65g/cc 四方（Tetragonal）氧化锆（t-ZrO2）1200-2370℃ 6.10g/cc 立方（Cubic）氧化锆（c-ZrO2）>2370℃6.27g/cc 上述三种晶态具有不同的理化特性，在实际应用为获得所需要的晶形和使用性能，通常加入不同类型的稳定剂制成不同类型的氧化锆陶瓷，如部分稳定氧化锆(partially stabilized zirconia，PSZ)，当稳定剂为CaO、MgO、Y2O3时，分别表示为Ca-PSZ、Mg-PSZ、Y-PSZ 等。由亚稳的t- ZrO2组成的四方氧化锆称之为四方氧化锆多晶体陶瓷(tetragonal zirconia polycrystal，TZP)。当加入的稳定剂是Y2O3 、CeO2，则分别表示为Y-TZP、Ce-TZP等。 三、氧化锆粉体的制备 氧化锆陶瓷的生产要求制备高纯、分散性能好、粒子超细、粒度分布窄的粉体，氧化锆超细粉末的制备方法很多，氧化锆的提纯主要有氯化和热分解法、碱金属氧化分解法、石灰熔融法、等离子弧法、沉淀法、胶体法、水解法、喷雾热解法等。粉体加工方法有共沉淀法、溶胶一凝胶法、蒸发法、超临界合成法、微乳液法、水热合成法网及气相沉积法等。 四、氧化锆陶瓷的成型 氧化锆陶瓷的成型有干压成型、等静压成型、注浆成型、热压铸成型、流延成型、注射成型、塑性挤压成型、胶态凝固成型等。 五、氧化铬陶瓷的烧结 氧化锆陶瓷可采用的烧结方法通常有: (1)无压烧结，(2)热压烧结和反应热压烧结，(3)热等静压烧结(HIP)，(4)微波烧结，(5)超高压烧结，(6)放电等离子体烧结(SPS)，(7)原位加压成型烧结等。 六、氧化锆陶瓷的应用 在结构陶瓷方面，由于氧化锆陶瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性，优异的隔热性能，热膨胀系数接近于钢等优点，因此被广泛应用于结构陶瓷领域。主要有:Y-TZP磨球、分散和研磨介质、喷嘴、球阀球座、氧化锆模具、微型风扇轴心、光纤插针、光纤套筒、拉丝模和切割工具、耐磨刀具、表壳及表带、高尔夫球的轻型击球棒及其它室温耐磨零器件等。 在功能陶瓷方面，其优异的耐高温性能作为感应加热管、耐火材料、发热元件使用。氧化锆陶瓷具有敏感的电性能参数，主要应用于氧传感器、固体氧化物燃料电池(SolidO xideFu elCe ll,SO FC)和高温发热体等领域。Zr02具有较高的折射率(N-21^22)，在超细的氧化锆粉末中添加一定的着色元素(V205, Mo03, Fe203等)，可将它制成多彩的半透明多晶Zr02材料，像天然宝石一样闪烁着绚丽多彩的光芒，可制成各种装饰品。另外，氧化锆在热障涂层、催

揭秘二氧化锆全瓷牙的制作过程

对于牙齿缺损的患者而言，烤瓷牙一定是最熟悉不过的牙齿修补方法，但是由于烤瓷是由金属基底层和外部的瓷层两层构成，所以其色泽与真牙相比差别很大，镶在牙齿中间显得很“碍眼”，烤瓷牙也变得越来越不能满足大众的需求。而二氧化锆全瓷牙，则完美的弥补了烤瓷牙的这一缺陷。 但是很多患者对于这样新型的牙齿修复方法并不是很熟悉，担心会不会存在技术不成熟等问题，其实，二氧化锆全瓷牙和烤瓷牙的牙齿修补过程及方法是一样的，下面美联臣精品美容牙科的专家就给大家详细介绍下，二氧化锆全瓷牙的制作过程。 二氧化锆全瓷牙的制作过程 在制作时，医生都会建议将缺牙两侧的好牙作基牙，磨去1/3左右的牙体组织，不过，二氧化锆全瓷牙要比烤瓷牙磨去的牙体组织相对少一些，而且无痛苦。 1、如果牙齿是由于颜色或者形态上的缺陷而要求做二氧化锆全瓷牙修复，牙齿本身健康状况完好，通常在第一次就诊时在局部麻醉下制备牙齿、取模型、比色，即牙医和患者共同根据情况选取适宜的牙齿颜色、制作临时牙冠。 2、如果牙齿有龋坏或牙体缺损，尚未累及牙神经，先需要进行牙体充填，如果充填物距离牙神经较远，可以在充填完成后即刻进行烤瓷牙冠修复的牙体制备;如果充填物距离牙神经较近，可能需要根据具体情况观察一段时间，并增加就诊次数。 3、如果牙齿有大面积龋坏、牙体缺损，已经波及牙神经或有根尖周病变，需要先经过完善的牙髓或根尖周治疗，观察情况稳定后可以进行烤瓷牙冠的修复治疗。如果需要桩冠修复的患者，就诊次数相应会增加。 4、比色,为了保证制作的烤瓷牙与原始牙或邻近牙颜色相似,医生必须用比色板与患牙原来牙齿颜色进行比较,在比色板上确定大致色相范围,避免全瓷牙与自然牙色差不一致。