氧化锆陶瓷应用及制备技术课件
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氧化锆陶瓷应用及制备技术
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氧化锆陶瓷应用及制备技术
氧化锆陶瓷应用及制备技术
沉淀剂
↓
100-120℃ 700-900℃
锆盐溶液→中和沉淀→过滤→洗涤→干燥பைடு நூலகம்煅烧→ZrO2粉体
图3.1 中和沉淀法工艺流程图
氧化锆陶瓷应用及制备技术
• 此法由于设备工艺简单，生产成本低廉，且易于获得纯度较高的 纳米级超细粉体，因而被广泛采用。目前国内大部分氧化锆生产 企业，如九江泛美亚、深圳南玻、上海友特、广东宇田等，采用 的都是这种方法。但是共沉淀法的主要缺点是没有解决超细粉体 的硬团聚问题，粉体的分散性差，烧结活性低。
氧化锆陶瓷应用及制备技术
• 化学共沉淀法和以共沉淀为基础的沉淀乳化法、微乳液沉淀反应 法的主要工艺路线是：以适当的碱液如氢氧化钠、氢氧化钾、氨 水、尿素等作沉淀剂(控制pH≈8~9)，从ZrOCl2·8H2O或Zr(NO3)4、 Y(NO3)3（作为稳定剂）等盐溶液中沉淀析出含水氧化锆Zr(OH)4 (氢氧化锆凝胶)和Y(OH)3 (氢氧化钇凝胶)，再经过过滤、洗涤、 干燥、煅烧(600~900℃)等工序制得钇稳定的氧化锆粉体。工艺流 程图如图3.1所示：
具有传统磨球所无法比拟的研磨效率。高耐磨损的Y-TZP陶瓷磨球（图1.2）可以防止物料 污染，防止因化学腐蚀而影响磨机使用寿命。在电子陶瓷原料研磨低污染的要求下，目前 会导致铁金属污染的钢珠研磨已不适合，而粉体由机械研磨所造成的污染90%来自研磨球， 5%来自研磨转子，另外5%来自研磨桶璧内衬，因此磨球的耐磨性便显的十分重要。另外TZP 陶瓷磨球还具有使用寿命长、综合成本低等优点，因此特别适用于重要场合的物料研磨。
氧化锆陶瓷应用及制备技术
• 解决方案： • （1）改变沉淀时的温度，使氧化锆的溶解度下降，这样可以降
低原料的浓度，从而使含水氧化锆和氢氧化钇的析出速率，从而 防止凝胶过大，形成团聚。 • （2）沉淀过程改为向高盐溶液中通氨气而不是加入碱性溶液， 这样通过控制氨气通入的速度控制含水氧化锆和氢氧化钇的析出， 同时配合搅拌溶液使凝胶析出均匀。
氧化锆陶瓷应用及制备技术
图1.1 TZP陶瓷磨球
氧化锆陶瓷应用及制备技术
图 1.2 各类材质磨球耐磨性能比较图
氧化锆陶瓷应用及制备技术
• TZP陶瓷材料作为室温耐磨零器件，还广泛应用于：光纤插针 （图 1.3） 在结构陶TZP
• 、光纤套筒（图1.4）、拉丝模和切割工具、耐磨刀具、表壳及表 带、高尔夫球的轻型击球棒等。
氧化锆陶瓷应用及制备技术
• （3）在煅烧之前进行粉碎，为了减少工序，可以在干燥的同时 进行粉碎或者在煅烧过程中进行粉碎，通过这样的方法防止团聚。
• （4）由于煅烧升温过程当完成了从非晶态转变为晶态的成核过 程以后便开始了晶粒长大阶段,并且晶粒中成晶结构单元的扩散速 度随温度升高而增大,相互靠近的颗粒容易形成团聚。 所以可以 适当降低煅烧温度，同时可以吹入保护性气体使颗粒形成粉尘以 减少颗粒形成团聚。
氧化锆陶瓷应用及制备技术
图1.4 各种类型的陶瓷光纤插针
图1.5 陶瓷光纤套筒
氧化锆陶瓷应用及制备技术
图2.1 氧化锆氧传感器
氧化锆陶瓷应用及制备技术
• 此外还有固体氧化物燃料电池、高温发热体、压电材料、保健 纺织材料、 多晶氧化锆宝石、 催化剂载体等多方面的应用。
氧化锆陶瓷应用及制备技术
3. ZrO2超细粉体的制备技术
• 锆英石的主要成分是ZrSiO4，一般均采用各种火法冶金与湿化学 法相结合的工艺，即先采用火法冶金工艺将ZrSiO4破坏，然后用 湿化学法将锆浸出，其中间产物一般为氯氧化锆或氢氧化锆，中 间产物再经煅烧可制得不同规格、用途的ZrO2产品，目前国内外 采用的加工工艺主要有碱熔法、石灰烧结法、直接氯化法、等离 子体法、电熔法和氟硅酸钠法等。
氧化锆陶瓷制备及其应用
氧化锆陶瓷应用及制备技术
1.氧化锆的应用
ZrO2主要用途
• 1. ZrO2结构陶瓷
• 由于TZP陶瓷具有高韧性、抗弯强度和耐磨性，优异的隔热性能，热膨胀系数接近于金 属等优点。因此TZP陶瓷被广泛应用于结构陶瓷领域。
• 1.1 Y-TZP磨球 • 与传统的磨球相比，Y-TZP陶瓷磨球（图1.1）具有高密度、高硬度、高韧性等特点，使其
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↓
100-120℃ 700-900℃
锆盐溶液→中和沉淀→过滤→洗涤→干燥பைடு நூலகம்煅烧→ZrO2粉体
图3.1 中和沉淀法工艺流程图
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• 此法由于设备工艺简单，生产成本低廉，且易于获得纯度较高的 纳米级超细粉体，因而被广泛采用。目前国内大部分氧化锆生产 企业，如九江泛美亚、深圳南玻、上海友特、广东宇田等，采用 的都是这种方法。但是共沉淀法的主要缺点是没有解决超细粉体 的硬团聚问题，粉体的分散性差，烧结活性低。
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• 化学共沉淀法和以共沉淀为基础的沉淀乳化法、微乳液沉淀反应 法的主要工艺路线是：以适当的碱液如氢氧化钠、氢氧化钾、氨 水、尿素等作沉淀剂(控制pH≈8~9)，从ZrOCl2·8H2O或Zr(NO3)4、 Y(NO3)3（作为稳定剂）等盐溶液中沉淀析出含水氧化锆Zr(OH)4 (氢氧化锆凝胶)和Y(OH)3 (氢氧化钇凝胶)，再经过过滤、洗涤、 干燥、煅烧(600~900℃)等工序制得钇稳定的氧化锆粉体。工艺流 程图如图3.1所示：
具有传统磨球所无法比拟的研磨效率。高耐磨损的Y-TZP陶瓷磨球（图1.2）可以防止物料 污染，防止因化学腐蚀而影响磨机使用寿命。在电子陶瓷原料研磨低污染的要求下，目前 会导致铁金属污染的钢珠研磨已不适合，而粉体由机械研磨所造成的污染90%来自研磨球， 5%来自研磨转子，另外5%来自研磨桶璧内衬，因此磨球的耐磨性便显的十分重要。另外TZP 陶瓷磨球还具有使用寿命长、综合成本低等优点，因此特别适用于重要场合的物料研磨。
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• 解决方案： • （1）改变沉淀时的温度，使氧化锆的溶解度下降，这样可以降
低原料的浓度，从而使含水氧化锆和氢氧化钇的析出速率，从而 防止凝胶过大，形成团聚。 • （2）沉淀过程改为向高盐溶液中通氨气而不是加入碱性溶液， 这样通过控制氨气通入的速度控制含水氧化锆和氢氧化钇的析出， 同时配合搅拌溶液使凝胶析出均匀。
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图1.1 TZP陶瓷磨球
氧化锆陶瓷应用及制备技术
图 1.2 各类材质磨球耐磨性能比较图
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• TZP陶瓷材料作为室温耐磨零器件，还广泛应用于：光纤插针 （图 1.3） 在结构陶TZP
• 、光纤套筒（图1.4）、拉丝模和切割工具、耐磨刀具、表壳及表 带、高尔夫球的轻型击球棒等。
氧化锆陶瓷应用及制备技术
• （3）在煅烧之前进行粉碎，为了减少工序，可以在干燥的同时 进行粉碎或者在煅烧过程中进行粉碎，通过这样的方法防止团聚。
• （4）由于煅烧升温过程当完成了从非晶态转变为晶态的成核过 程以后便开始了晶粒长大阶段,并且晶粒中成晶结构单元的扩散速 度随温度升高而增大,相互靠近的颗粒容易形成团聚。 所以可以 适当降低煅烧温度，同时可以吹入保护性气体使颗粒形成粉尘以 减少颗粒形成团聚。
氧化锆陶瓷应用及制备技术
图1.4 各种类型的陶瓷光纤插针
图1.5 陶瓷光纤套筒
氧化锆陶瓷应用及制备技术
图2.1 氧化锆氧传感器
氧化锆陶瓷应用及制备技术
• 此外还有固体氧化物燃料电池、高温发热体、压电材料、保健 纺织材料、 多晶氧化锆宝石、 催化剂载体等多方面的应用。
氧化锆陶瓷应用及制备技术
3. ZrO2超细粉体的制备技术
• 锆英石的主要成分是ZrSiO4，一般均采用各种火法冶金与湿化学 法相结合的工艺，即先采用火法冶金工艺将ZrSiO4破坏，然后用 湿化学法将锆浸出，其中间产物一般为氯氧化锆或氢氧化锆，中 间产物再经煅烧可制得不同规格、用途的ZrO2产品，目前国内外 采用的加工工艺主要有碱熔法、石灰烧结法、直接氯化法、等离 子体法、电熔法和氟硅酸钠法等。
氧化锆陶瓷制备及其应用
氧化锆陶瓷应用及制备技术
1.氧化锆的应用
ZrO2主要用途
• 1. ZrO2结构陶瓷
• 由于TZP陶瓷具有高韧性、抗弯强度和耐磨性，优异的隔热性能，热膨胀系数接近于金 属等优点。因此TZP陶瓷被广泛应用于结构陶瓷领域。
• 1.1 Y-TZP磨球 • 与传统的磨球相比，Y-TZP陶瓷磨球（图1.1）具有高密度、高硬度、高韧性等特点，使其