[发明专利]一种复合铈稳定氧化锆陶瓷的制备方法和应用

说明书

本申请提供了一种复合铈稳定氧化锆陶瓷的制备方法和应用，包括：(1)在含有硝酸铈、稀土金属的硝酸盐和氧氯化锆的原料中，加入氨水，得到稀土氧化物掺杂的氧化铈稳定氧化锆粉；(2)对稀土氧化物掺杂的氧化铈稳定氧化锆粉喷雾造粒、干压成型，得到稀土氧化物掺杂的氧化铈稳定氧化锆生坯；(3)将稀土氧化物掺杂的氧化铈稳定氧化锆生坯进行烧结，得到复合铈稳定氧化锆陶瓷。本申请通过将铈和其他稀土金属引入氧化锆的晶格中，从而引起氧化锆的晶格畸变；另外，通过调控后续的喷雾造粒、成型压力和烧结工艺，得到含有一定气孔率的氧化锆陶瓷。通过晶格畸变和调整气孔降低氧化锆陶瓷的热导率，制备出兼具力学性能和低导热性的新型隔热陶瓷。

技术领域

本申请涉及陶瓷技术领域，具体涉及一种复合铈稳定氧化锆陶瓷的制备方法和应用。

背景技术

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；另外，由于其优异的耐高温性能，使其能够作为感应加热管、耐火材料、发热元件使用；再者，氧化锆陶瓷还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和高温发热体等领域。但是氧化锆在高温加热过程中会产生较大的体积变化，容易造成产品的开裂，从而限制了其在高温领域的应用。

为了解决该问题，通常在氧化锆陶瓷中添加稳定剂，从而提高材料的稳定性。其中，氧化铈稳定四方多晶氧化锆陶瓷由于优异的力学性能、耐高温耐腐蚀以及良好的性能稳定性，且热导率远小于金属(约1～3W/(m·K))，因此可以作为一般的阻热材料。但是氧化铈稳定四方多晶氧化锆陶瓷的硬度和强度偏低，使其应用场景受到限制；此外，虽然其热导率小于金属，但是仍不能满足在严苛高温环境下隔热材料的要求，因此，还需要进一步降低其热导率。

发明内容

针对上述存在的问题，本申请提出了一种复合铈稳定氧化锆陶瓷的制备方法；其通过将硝酸铈和其他稀土金属与氧氯化锆共沉淀，将铈和其他稀土金属引入氧化锆的晶格中，从而引起氧化锆的晶格畸变；另外，通过调控后续的喷雾造粒、成型压力和烧结工艺，得到含有一定气孔率的氧化锆陶瓷，从而克服了背景技术中提到的不足和缺陷。

为实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：

本申请的发明点是提供一种复合铈稳定氧化锆陶瓷的制备方法，包括：(1)在含有硝酸铈、稀土金属的硝酸盐和氧氯化锆的原料中，加入氨水，得到稀土氧化物掺杂的氧化铈稳定氧化锆粉；(2)对稀土氧化物掺杂的氧化铈稳定氧化锆粉喷雾造粒、干压成型，得到稀土氧化物掺杂的氧化铈稳定氧化锆生坯；(3)将稀土氧化物掺杂的氧化铈稳定氧化锆生坯进行烧结，得到复合铈稳定氧化锆陶瓷。

可选地，铈元素、稀土金属元素与锆元素的摩尔比为：(2-9):(1-10):100。

可选地，干压成型的条件为：压力20～80MPa，时间10～100s。

可选地，喷雾造粒之后的粒径为50～70μm；氧化锆生坯的密度为3.0～4.0g/cm³。

可选地，烧结温度为1200～1300℃，烧结时间为30～120min。

本申请的另一个发明点是，提供一种如上任一所述的制备方法得到的复合铈稳定氧化锆陶瓷。

可选地，在复合铈稳定氧化锆陶瓷中，氧化铈的摩尔含量为2～9％，稀土氧化物的摩尔含量为1～10％。

可选地，复合铈稳定氧化锆陶瓷的气孔率为5～10％；热导率为0.2～1.0W/(m·K)。

本申请的又一个发明点是，提供一种如上任一所述的复合铈稳定氧化锆陶瓷在阻燃材料、阻燃板中的应用。

与现有技术相对比，本申请具有以下优点：