[发明专利]一种纳米钇稳定的氧化锆-氧化铝复合粉末的制备方法

说明书

本发明涉及一种纳米钇稳定的氧化锆‑氧化铝复合粉末的制备方法，该制备方法包括步骤：将锆盐、钇盐、分散剂的混合，向其中加入氨水或酸液调节H⁺；将调节H⁺浓度后的溶液升温进行水热反应，反应完全后冷却至90℃以下；向所述水合氧化锆悬浮液中加入氨水来调节pH至碱性，静置陈化，离心分离；将水合氧化锆沉淀经洗涤干燥和煅烧；将纳米钇稳定的氧化锆粉末与氧化铝粉末、去离子水、分散剂混合均匀后球磨，将所述浆料经过研磨、离心分离、干燥，得到纳米钇稳定的氧化锆‑氧化铝复合粉末。通过该方法可以制备出高性能的复合粉末，并且该生产工艺操作简单，适于大规模生产。

技术领域

本发明涉及粉体材料制备技术领域，更具体地，涉及一种纳米钇稳定的氧化锆-氧化铝复合粉末的制备方法。

背景技术

当前，高技术产业正处于迅速发展时期，材料是现代科技的三大支柱之一，其中陶瓷材料因其优异的物理和化学性能，进入了飞速发展阶段，在各方面具有广泛应用或表现出潜在价值。氧化锆是一种十分重要的结构材料，稀土掺杂稳定氧化锆，特别是钇掺杂稳定氧化锆，具有低热导率、强度韧性好、低弹性模量、高抗热冲击性、高工作温度等特性，广泛应用于国防、纺织、能源、及航空航天等领域，在各种金属氧化物陶瓷中，氧化锆的重要性仅次于氧化铝陶瓷。氧化锆陶瓷是一种非常复杂的体系，纯氧化锆陶瓷具有一个致命弱点就是它的“脆性”，即因为相变产生的体积膨胀导致其具有较差的断裂韧性。而氧化锆与氧化钇、氧化镁、氧化铈等形成固溶体或复合体之后，就显示了其各种优异的特性，从而为其在陶瓷材料中的广泛应用提供了前提。氧化锆陶瓷粉体材料中较为典型的代表有Y-TZP(Y₂O₃稳定的四方ZrO₂多晶体)。Y-TZP是现有陶瓷家族中室温强度和断裂韧性最高的一种相变增韧陶瓷，其中3Y-TZP(即97％ZrO₂+3％Y₂O₃，摩尔分数)具有良好的综合力学性能，因而应用广泛。

韩国专利机构2004年10月26日公布了一种通过聚合前驱体工艺在氧化铝中分散氧化锆得到氧化铝-氧化锆复合物的生产方法(公开号：KR1020040090656A)，具体步骤为：先将氧化锆以Zr-Y-聚酯形式分散在氧化铝中，通过加热硝酸锆Zr(NO₃)₃和柠檬酸(或蔗糖)(摩尔比1:2～1:5)以及用于稳定氧化锆的2～8mol％Y(NO₃)₃混合溶液至80～100℃，再将混合溶液加入己二酸乙二醇(或三乙醇胺)中，其中柠檬酸和己二酸乙二醇的摩尔比为1:2～1:5，加热分散溶液至150～250℃使其聚合，当加热至350℃时凝固获得凝胶，挤压凝胶并球磨20～24h，然后是分体通过100目滤网获得含碳化物的氧化铝氧化锆(Al₂O₃/ZrO₂(Y₂O₃))粉体，煅烧氧化铝氧化锆以去除碳化物。该方法得到凝胶需要高温350℃，生产成本较高，合成的复合粉性能(粉末粒度100目)，难以应用于各高端产品，而且无法避免会引入了碳氧化物杂质。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中生产成本高、难以合成高性能的复合粉的技术问题，提供一种通过水热法-球磨混合方式来制备纳米钇稳定氧化锆-氧化铝复合粉末的方法，通过该方法可以制备出单分散、粒径小、粒径分布窄、粒径及晶型可控的复合粉末，并且该生产工艺操作简单，适于大规模生产。

一种纳米钇稳定的氧化锆-氧化铝复合粉末的制备方法，包括如下步骤：

(1)将锆盐、钇盐、分散剂的混合液加热至25℃-90℃，向其中加入氨水或酸液调节H⁺的浓度至0.1-5mol/L；

(2)将调节H⁺浓度的溶液升温进行水热反应，反应完全后冷却至90℃以下，得到水合氧化锆悬浮液；

(3)向所述水合氧化锆悬浮液中加入氨水来调节pH至碱性，静置陈化，离心分离，得到水合氧化锆沉淀；