[发明专利]一种氧化锌透明陶瓷及其制备方法

说明书

一种氧化锌透明陶瓷及其制备方法，先将PEG400溶于去离子水中，再加入二水醋酸锌，当二水醋酸锌完全溶解后，加入硫化钠进行反应，并进行磁力搅拌，制备得到含硫化锌的混合液；再将含硫化锌的混合液先进行离心，再依次用去离子水和无水乙醇进行洗涤，最后进行干燥，制备得到硫化锌纳米粉末；最后在硫化锌粉末中加入氟化锂和无水乙醇先进行研磨，再进行干压，最后进行烧结，制备得到氧化锌透明陶瓷。通过本发明提供的方法制备得到的氧化锌透明陶瓷具有较高的透光率及致密度，可用于各种光学陶瓷器件。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料制备领域，尤其涉及一种氧化锌透明陶瓷及其制备方法。

背景技术

自1957年R.L.Coble首次成功制备了透明氧化铝陶瓷以来，经过几十年的发展，到目前已经研制出几十种透明陶瓷，有氧化物透明陶瓷，如Al₂O₃、Y₂O₃、MgO、TiO₂、ZrO₂、YAG等，也有非氧化物，如：CaF₂、ZnS、BaF₂、AlN等。由于这些透明陶瓷具有透光性，还具有陶瓷本身的高强度、耐高温、耐腐蚀、耐冲刷等优异性能，可应用于红外窗口材料、激光器、医学成像、能源、勘探等领域。氧化锌是一种宽带半导体多功能材料，具有高热稳定性和化学稳定性。近年来，关于ZnO压敏陶瓷材料制备的研究很多，但关于ZnO透明陶瓷材料制备的研究却非常少，主要是因为ZnO为纤锌矿结构，对于光的透射存在各向异性，另外由于陶瓷中存在大量晶界，也导致ZnO陶瓷电阻率偏高，因此不能作为光学陶瓷器件使用。

公开号为CN101289317A的中国专利申请公开了一种制备n型氧化锌半导体透明陶瓷的方法，该专利申请是以粉体ZnO为原料，在压力为2 ~5.1GPa、温度为400~900℃条件下热压烧结获得n型ZnO多晶半导体透明陶瓷。公开号为CN101381228A的中国专利申请公开了一种镓掺杂氧化锌透明多晶陶瓷的制备方法，该专利申请是以Zn(NO₃)₂·6H₂O和Ga(NO₃)₃·5H₂O为原料，尿素为助燃剂，加入硝酸溶液后自蔓延合成ZnO或Ga掺杂ZnO纳米粉体，装入高压加热磨具，在720~920℃、压力4.0~5.4GPa制备得到氧化锌或镓掺杂氧化锌透明多晶陶瓷。公开号为CN104030675A的中国专利申请公开了一种氧化锌透明陶瓷的制备方法，该专利申请是将金属锌与双氧水按照质量比1~5:50混合生成氢氧化锌胶体，再在10~20℃条件下蒸发除去双氧水溶液，获得请氧化锌凝胶，最后在100℃条件下烘干10~24h，并在260~400℃热处理1~3h，之后自然冷却，获得氧化锌透明陶瓷。

上述中国专利申请公开的技术制备得到的氧化锌透明陶瓷透光率不高，致密度也不高，应用受到一定限制。因此，亟需研究开发一种高透光率、高致密度，低成本，易于产业化推广的氧化锌陶瓷制备方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种氧化锌透明陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（1）先将PEG400溶于去离子水中，再加入二水醋酸锌，当二水醋酸锌完全溶解后，加入硫化钠进行反应，并进行磁力搅拌，制备得到含硫化锌的混合液；

（2）再将步骤（1）制备得到的含硫化锌的混合液先进行离心，再依次用去离子水和无水乙醇进行洗涤，最后进行干燥，制备得到硫化锌纳米粉末；

（3）最后将步骤（2）制备得到的硫化锌纳米粉末先进行研磨，再进行干压，最后在空气气氛下进行烧结，制备得到氧化锌透明陶瓷。

其中，所述步骤（3）中，在干压之前，先在硫化锌纳米粉末中加入氟化锂和无水乙醇进行研磨并干燥，所述的硫化锌纳米粉末与所述氟化锂的质量比为1:0.01~0.3。

其中，所述二水醋酸锌与所述硫化钠的摩尔比为1:1~5。