[发明专利]锶掺杂钡铁氧体/氧化锆复合陶瓷材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种锶掺杂钡铁氧体/氧化锆复合陶瓷及其制备方法，以3％摩尔Y₂O₃稳定的四方多晶氧化锆即3Y-TZP为基体，以锶掺杂钡铁氧体Ba_1-xSr_xFe₁₂O₁₉(x＝0.25～0.75)为磁性第二相，该锶掺杂钡铁氧体的质量百分比含量为复合陶瓷的1～50％。本发明先采用溶胶凝胶自蔓延法或者化学共沉淀法制备锶掺杂钡铁氧体，于1300℃无压烧结，通过调整锶在钡铁氧体中的掺杂量来改善铁氧体的磁学性能，通过调整铁氧体在氧化锆基体中的添加量来改善材料的力学性能，获得了兼具优异力学和磁学性能的复合陶瓷材料。

主权项

一种锶掺杂钡铁氧体/氧化锆复合陶瓷，其原料组分及含量如下：以3％摩尔Y₂O₃稳定的四方多晶氧化锆即3Y‑TZP为基体，以锶掺杂钡铁氧体Ba_1‑xSr_xFe₁₂O₁₉(其中x＝0.25～0.75)为磁性第二相，该锶掺杂钡铁氧体的质量百分比含量为复合陶瓷的1～50％；该锶掺杂钡铁氧体/氧化锆复合陶瓷制备方法，具体步骤如下：(1)采用溶胶凝胶自蔓延方法制备锶掺杂钡铁氧体：将柠檬酸、Ba(NO₃)₂、Sr(NO₃)₂和Fe(NO₃)₃·9H₂O按Ba_1‑xSr_xFe₁₂O₁₉(其中x＝0.25～0.75)的化学计量比称量，使Fe/(Ba,Sr)摩尔比为12，并制成混合溶液，加入氨水使溶液pH为7；再加入10mL浓度为20g/L的聚乙二醇分散剂，搅拌5分钟；再将溶液放入80℃的烘箱中静置成为溶胶，然后移至蒸发皿中加热，得到铁氧体前驱粉；再将铁氧体前驱粉在高温下固相反应，在450℃保温1小时，再升温至850℃保温3小时，得到锶掺杂钡铁氧体粉体；或者采用化学共沉淀方法制备锶掺杂钡铁氧体：按Ba_1‑xSr_xFe₁₂O₁₉(其中x＝0.25～0.75)的化学计量比，称取FeCl₃·6H₂O、BaCl₂·2H₂O、SrCl₂·2H₂O和Na₂CO₃分别溶解，制成0.5mol/L的溶液，加入氨水使pH＝9，然后加入Na₂CO₃溶液，搅拌5分钟后静置24小时，经水洗，干燥，研磨，得到铁氧体前驱粉；然后在铁氧体前驱粉中加入要制备的铁氧体的质量百分比为10％的NaCl晶体作助溶剂，高温固相反应在450℃保温1小时，再升温至850℃保温2小时，再水洗，干燥，研磨，得到锶掺杂钡铁氧体粉体；(2)将步骤(1)制备的锶掺杂钡铁氧体粉体按复合陶瓷的质量百分比的1～50％添加到3Y‑TZP基体中，以无水乙醇为介质球磨3小时，经干燥，研磨，过筛后，将混合料在100MPa下干压成型，再经200MPa等静压后，在空气气氛中于1300℃无压烧结，保温2小时，得到致密度较高的锶掺杂钡铁氧体/氧化锆复合陶瓷。