[发明专利]一种液相法制备类球形超细硼化锆粉体的工艺及制备的硼化锆粉体

说明书

一种液相法制备类球形超细硼化锆粉体的工艺，具体技术是通过溶胶‑凝胶及热处理工艺制备出超细硼化锆粉体，通过对此方法中工艺参数的调控，可获得尺度可控的硼化锆粉体。其过程是以八水氧氯化锆，硼酸，葡萄糖为起始原料，以无水乙醇和去离子水为溶剂，分别配制锆前驱体溶液、硼酸溶液以及葡萄糖溶液，将各溶液混合均匀得到硼锆前驱体溶胶，其间加入乙酰丙酮及双氧水促进前驱体溶胶的形成；后经干燥、氩气气氛下高温煅烧，制备出纯度高、粒径细小均匀的ZrB₂陶瓷粉体。本发明具有工艺简单，反应原料成本低，反应过程易控制，合成温度低，所制备的粉体纯度高、粒度均匀、细小、团聚少、有利于成为陶瓷复合材料与陶瓷涂层的优选材料。

技术领域

本发明属于无机非金属材料技术领域，涉及一种超高温陶瓷原料粉体的制备方法，特别涉及一种液相法制备类球形超细硼化锆粉体的工艺及制备的硼化锆粉体。

背景技术

ZrB₂具有很强的离子键和共价键，因此硼化物基超高温陶瓷具有高熔点、高模量、高硬度、低饱和蒸汽压、高热导率和电导率、良好的抗热震等综合特性，成为超高温陶瓷最具潜力的候选材料，在高温结构材料、复合材料、耐火材料等领域具有广泛的应用。

目前制备硼化锆常用的方法有：(1)高温自蔓延法，该方法利用化学反应放出的热量制备材料，因此在高温时可以快速生成ZrB₂，但得到的粉体纯度不高，会残留一部分金属杂质；(2)碳热还原法，利用该方法的合成高纯超细ZrB₂粉体时对温度、保温时间要求严格；(3)机械合金化法，即通过机械球磨使粉体的粒径变小，增加晶格缺陷，从而降低烧结温度，但这种方法得到的陶瓷粉体粒径分布不均匀，分散性差。近年来采用液相法中溶胶-凝胶法制备材料被广泛的应用，该技术可以用于制备薄膜、纤维、复合材料等，在纳米粉体的制备方面更是有广泛的应用。

目前，由贾全利等公开的溶胶-凝胶微波碳热还原制备二硼化锆粉体，研究了以氧氯化锆、硼酸和蔗糖为原料采用溶胶-凝胶、微波加热工艺在1100℃合成了圆球形硼化锆粉体，比传统加热合成硼化锆粉体的温度降低了200-400℃。但是合成产物中除了硼化锆还有少量的碳化锆和氧化锆杂质，并且粉体粒径分布不均匀。由曹迎楠等公开的溶胶-凝胶微波碳热还原制备二硼化锆粉体，研究了以氧氯化锆、硼酸、葡萄糖等为原料，在柠檬酸和乙二醇的螯合作用下，采用溶胶-凝胶碳热还原工艺合成了晶粒尺寸约为55nm的超细硼化锆粉体。但是所合成的硼化锆粉体中除了大量尺寸小于100nm的小晶粒之外还存在部分大小为几百纳米至1μm之间的颗粒，并且粉体在合成过程中发生团聚，使得合成的硼化锆粉体粒径分布不均匀。

由王佰娜等公开的溶胶-凝胶碳热还原制备硼化锆粉体，研究了以五水合硝酸锆、硼酸、柠檬酸为原料采用溶胶-凝胶、碳热还原工艺在1600℃合成了球形硼化锆粉体，产物中只有二硼化锆物相，球形颗粒平均尺寸小于300nm。但是所合成的粉体粒度分布较宽，反应温度较高。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种液相法制备类球形超细硼化锆粉体的工艺及制备的硼化锆粉体，通过溶胶-凝胶及热处理工艺制备出超细硼化锆粉体，通过对此方法中工艺参数的调控，获得尺度可控的硼化锆粉体，其过程是以八水氧氯化锆，硼酸，葡萄糖为起始原料，以无水乙醇和去离子水为溶剂，分别配制锆前驱体溶液、硼酸溶液以及葡萄糖溶液，将各溶液混合均匀得到硼锆前驱体溶胶，其间加入乙酰丙酮及双氧水促进前驱体溶胶的形成；后经干燥、氩气气氛下高温煅烧，制备出纯度高、粒径细小均匀的ZrB₂陶瓷粉体。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种液相法制备类球形超细硼化锆粉体的工艺，包括：

(1)以八水氧氯化锆为锆源，无水乙醇为溶剂，乙酰丙酮为螯合剂，配制锆溶胶；以硼酸为硼源，无水乙醇为溶剂，配制硼酸乙醇溶液；以葡萄糖为碳源，双氧水为溶剂，配制葡萄糖水溶液；