一种氮化钛补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种氮化钛补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体及其制备方法，属于陶瓷材料技术领域，本发明专利技术提供的制备方法包括以下步骤：将铝盐、锆盐、钇盐、钛盐与水混合，得到混合水溶液；所述铝盐、锆盐、钇盐和钛盐为水溶性无机盐；将得到的混合水溶液与碱性沉淀剂混合进行沉淀，得到氢氧化物沉淀粉体；将得到的氢氧化物沉淀粉体依次进行第一煅烧和第二煅烧，得到氧化物固溶体粉体；将所得到的氧化物固溶体粉体选择性氮化反应，得到氮化钛补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体。本发明专利技术提供的氮化钛补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体热压烧结得到的陶瓷材料硬度高，导电性能好。

A Titanium Nitride Reinforced Zirconia Toughened Alumina Ceramic Powder and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种氮化钛补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体及其制备方法
本专利技术涉及陶瓷材料
，特别涉及一种氮化钛补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体及其制备方法。
技术介绍
材料的力学、电学、光学等使用性能不仅取决于材料中各个组分的本身性质，还与材料组分之间的宏观层次和显微层次的结构密切相关。近年来，先进陶瓷材料的制备技术正朝着加更精细和微观可控的方向发展，强调陶瓷材料分子、原子尺度的复合和以固溶为基础的材料制备。在先进陶瓷材料研究中，与固溶体系相关的材料制备和材料改性技术，包括固溶强化、固溶掺杂、固溶分相、固溶体选择性反应等，是进行显微结构设计的重要方法。氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料(zirconia-toughenedalumina，ZTA)具有良好的力学性能，它的强度和韧性值可以通过调节Y2O3的掺杂量来调节，它的晶粒尺寸的大小控制、抑制相转变、促进材料的致密化可以通过Al2O3的含量来调节。但是硬度不高和导电性差限制了它的应用场合。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种氮化钛补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体及其制备方法，本专利技术提供的氮化钛补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体经热压烧结得到的陶瓷材料硬度高，导电性好。本专利技术提供一种氮化钛补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体的制备方法，包括以下步骤：1)将铝盐、锆盐、钇盐、钛盐与水混合，得到混合水溶液；所述铝盐、锆盐、钇盐和钛盐为水溶性无机盐；2)将所述步骤1)得到的混合水溶液与碱性沉淀剂混合进行沉淀，得到氢氧化物沉淀粉体；3)将所述步骤2)得到的氢氧化物沉淀粉体依次进行第一煅烧和第二煅烧，得到氧化物固溶体粉体；所述第一煅烧的温度为700～850℃，时间为6～12h；第二煅烧的温度为900～1000℃，时间为1～3h；4)将所述步骤3)得到的氧化物固溶体粉体进行选择性氮化反应，得到氮化钛补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体。优选地，所述步骤1)中铝盐包括氯化铝、硫酸铝或硝酸铝；锆盐包括氯氧化锆或柠檬酸锆；钇盐包括氯化钇、硝酸钇或硫酸钇；钛盐包括硫酸钛、氯化钛或硝酸钛。优选地，所述步骤1)中铝盐中的铝、锆盐中的锆、钇盐中的钇和钛盐中的钛的摩尔比为(10～30)：(30～70)：(0.4～1)：(5～20)。优选地，所述步骤2)中碱性沉淀剂为氨水或氯化铵。优选地，所述步骤2)中沉淀后还包括对所得体系固液分离，对固液分离所得固体进行干燥，得到氢氧化物沉淀粉体。优选地，所述干燥的温度为75～85℃。优选地，所述步骤4)中选择性氮化反应的温度为800～1200℃。本专利技术还提供了上述制备方法制备得到的氮化钛补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体。有益技术效果：本专利技术提供了一种氮化钛补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体及其制备方法，包括以下步骤：将铝盐、锆盐、钇盐、钛盐与水混合，得到混合水溶液；所述铝盐、锆盐、钇盐和钛盐为水溶性无机盐；将得到的混合水溶液与碱性沉淀剂混合进行沉淀，得到氢氧化物沉淀粉体；将得到的氢氧化物沉淀粉体依次进行第一煅烧和第二煅烧，得到氧化物固溶体粉体；所述第一煅烧的温度为700～850℃，时间为6～12h；所述第二煅烧的温度为900～1000℃，时间为1～3h；将所得到的氧化物固溶体粉体选择性氮化反应，得到氮化钛补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体。本专利技术将氮化钛引入氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料，一方面利用氮化钛的高熔点、高硬度来提高氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料的耐磨性能和硬度，并起到补强增韧的效果；另一方面，利用氮化钛的高导电性，增强陶瓷粉体的导电性。本专利技术并未直接将氮化钛粉体与氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体机械混合后在进行烧结，而是在分子水平进行混合并通过煅烧得到氧化物，并通过选择性氮化原位合成氮化钛补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体，可以有效地降低复相材料中显微结构的不均匀性，改善第二相与基体的物理化学相容性，提高材料的热稳定性。附图说明：图1为实施例1中得到的氮化钛补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体的X射线衍射图谱。具体实施方式本专利技术提供了一种氮化钛补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体的制备方法，包括以下步骤：1)将铝盐、锆盐、钇盐、钛盐与水混合，得到混合水溶液；所述铝盐、锆盐、钇盐和钛盐为水溶性无机盐；2)将所述步骤1)得到的混合水溶液与碱性沉淀剂混合进行沉淀，得到氢氧化物沉淀粉体；3)将所述步骤2)得到的氢氧化物沉淀粉体依次进行第一煅烧和第二煅烧，得到氧化物固溶体粉体；所述第一煅烧的温度为700～850℃，时间为6～12h；第二煅烧的温度为900～1000℃，时间为1～3h；4)将所述步骤3)得到的氧化物固溶体粉体进行选择性氮化反应，得到氮化钛补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体。本专利技术将铝盐、锆盐、钇盐、钛盐与水混合，得到混合水溶液；所述铝盐、锆盐、钇盐和钛盐为水溶性无机盐。在本专利技术中，所述铝盐优选包括氯化铝、硫酸铝或硝酸铝；锆盐优选包括氯氧化锆或柠檬酸锆；钇盐优选包括氯化钇、硝酸钇或硫酸钇；钛盐优选包括硫酸钛、氯化钛或硝酸钛。在本专利技术中，所述铝盐中的铝、锆盐中的锆、钇盐中的钇和钛盐中的钛的摩尔比优选为(10～30)：(30～70)：(0.4～1)：(5～20)，更优选为(15～25)：(40～50)：(0.5～0.8)：(10～15)。本专利技术对水的用量没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的用量，能够使铝盐、锆盐、钇盐和钛盐全部溶解即可。本专利技术对混合的方法没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的混合方法即可。得到混合水溶液后，本专利技术将混合水溶液与碱性沉淀剂混合进行沉淀，得到氢氧化物沉淀粉体。在本专利技术中，所述碱性沉淀剂优选为氨水或氯化铵。本专利技术对所述碱性沉淀剂的用量没有特殊限定，能够使铝盐、锆盐、钇盐和钛盐中的阳离子沉淀完全即可。本专利技术对混合水溶液与碱性沉淀剂混合的方法没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的混合方法即可。在本专利技术的一个实施例中，优选为搅拌混合，本专利技术对所述搅拌的速率和时间没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的搅拌速率和时间即可；在本专利技术中，所述混合的时间即为沉淀的时间。在本专利技术中，所述沉淀后还优选包括对所得体系固液分离，对固液分离所得固体进行干燥，得到氢氧化物沉淀粉体。在本专利技术中，所述氢氧化物沉淀粉体包括Al(OH)3、Zr(OH)2、Y2(OH)3和Ti(OH)2。本专利技术对固液分离的方法没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的固液分离方法即可，如过滤。在本专利技术中，所述干燥的温度优选为75～85℃。本专利技术对干燥的时间没有特殊限定，干燥至恒重即可。在本专利技术中，所述干燥前还优选包括对固液分离后所的固体依次进行水洗和醇洗。本专利技术对水洗的方法没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的水洗方法即可；本专利技术通过水洗除去反应物中的杂质离子。在本专利技术中，所述醇洗优选为使用无水乙醇进行洗涤，本专利技术对使用无水乙醇进行洗涤的方法没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的洗涤方法即可。本专利技术通过醇洗脱除水分，消除胶粒之间借助水分子形成的桥氧键，避免煅烧过程中形成粉体的硬团聚。得到氢氧化物沉淀粉体后，本专利技术将所述氢氧化物沉淀粉体依次进行第一煅烧和第二煅烧，得到氧化物固溶体粉体；所述第一煅烧的温度为700～850℃，时间为6～12h；所述第二煅烧的温度为900～1000℃，时间为1～3h。在本专利技术中，所述第一煅烧的温度为700～850℃，优选为750～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮化钛补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体的制备方法，包括以下步骤：1)将铝盐、锆盐、钇盐、钛盐与水混合，得到混合水溶液；所述铝盐、锆盐、钇盐和钛盐为水溶性无机盐；2)将所述步骤1)得到的混合水溶液与碱性沉淀剂混合进行沉淀，得到氢氧化物沉淀粉体；3)将所述步骤2)得到的氢氧化物沉淀粉体依次进行第一煅烧和第二煅烧，得到氧化物固溶体粉体；所述第一煅烧的温度为700～850℃，时间为6～12h；所述第二煅烧的温度为900～1000℃，时间为1～3h；4)将所述步骤3)得到的氧化物固溶体粉体进行选择性氮化反应，得到氮化钛补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体。

【技术特征摘要】
1.一种氮化钛补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体的制备方法，包括以下步骤：1)将铝盐、锆盐、钇盐、钛盐与水混合，得到混合水溶液；所述铝盐、锆盐、钇盐和钛盐为水溶性无机盐；2)将所述步骤1)得到的混合水溶液与碱性沉淀剂混合进行沉淀，得到氢氧化物沉淀粉体；3)将所述步骤2)得到的氢氧化物沉淀粉体依次进行第一煅烧和第二煅烧，得到氧化物固溶体粉体；所述第一煅烧的温度为700～850℃，时间为6～12h；所述第二煅烧的温度为900～1000℃，时间为1～3h；4)将所述步骤3)得到的氧化物固溶体粉体进行选择性氮化反应，得到氮化钛补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中铝盐包括氯化铝、硫酸铝或硝酸铝；锆盐包括氯氧化锆或柠檬酸锆；钇盐包括氯化钇、硝酸钇或硫酸钇；钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，陈家荣，莫培程，
申请(专利权)人：中国有色桂林矿产地质研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45