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（ZQ）—

自然界锆矿石V

锆英石（ZrO2? SiO X

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V

沉淀法

胶体法

水解法

喷雾热分解法J

㈠氯化和热分解法

ZrQ z SiQ+4C+4Q→ZrC4+SiC4+4CO

其中ZrC4和SiC4以分馏法加以分离，在150-18O C下冷凝出ZrC4 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

ZrQ z SiQ+NaOH→ Na2ZrO3 +Nε2SiQ+H2O

ZrO2?SiQ+Na2CQ →Na2ZrSiQ+CQ

ZrQ^Q+Na2C03→ Na2ZrQ+Na2SiC3+CQ

氨①反应后用水溶解，滤去Na2SiQ3; 水

用水水解调②Na2ZrO3

→水合氢氧化物→用硫酸进行钝化→Zr5θ8(SQ)2 ?xH2O→

氧化锆粉焙烧PH

值

㈢石灰熔融法

CaO+ZrO ? Siθ2→ZrO2+CaSiO焙烧后用盐酸浸出除去CaSiQ3 ㈣等离子弧法锆英石砂(ZrQ?SiQ2)

ZrQ2和硅酸铀

洗涤

氧化锆

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—700C左右焙烧而制成ZrQ 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溶胶一凝胶技术②溶胶一沉淀法

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）

转化

在碱中共沉淀

ψ

凝胶"

由有机化合物构成的凝胶中干燥分散金属氢氧化物复合体

" 焙烧

I ψ

焙烧清除添加剂

ΨI

氧化物

Zrθ2粉末

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溶胶一凝胶法②溶胶一沉淀法

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 溶胶一乳化一凝胶法：

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 ZrQ 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

ZrO b 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0.01-0.1 μ m 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。

溶胶-凝胶法 乳浊液法

氧化锆微细粉末的制备的一般方法^ 蒸发法 超临界合成法

物理法

纳米材料的制备 一=：

其他方法

化学气相法（CVD 法） ----- 共沉淀法

乳浊法

湿化学法水热法

直接沉淀法

溶剂蒸发法

■ 均一沉淀法

共沉淀法

气相法

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。

ZroCl2的水溶液中加入铵盐分散剂（NH）2SQ,用氨水沉淀、分离、水洗、烘干、球磨、煅烧后制的ZrQ2超细粉。

②溶胶一凝胶法

溶胶一凝胶法指金属有机或无机化合物经过溶液一溶胶一凝胶而固化，再经热处理而成氧化物或其他化合物固体的方法.

制备ZrQ2超细粉时，首先在Zr（OH）4水溶液中加入ZrQ的稳定剂，如MgQ Y2Q、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70C左右脱水，然后加热到400—700C ,就可得到ZrQ2超细粉。制备流程以ZrQCl ?8H2Q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ZrQ胶体，与70 C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ZrQ粉体。

③乳浊液法