Способ получения оксидных порошков

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИдаЫХ ПОРОШКОВ для изготовления керамических изделий, включающий смешивание оксихлорида циркония с соединением иттрия, осаждение аммиаком или этилендиамином, сушку и прокаливание, отличающийс я тем, что, с целью повышения прочности и термостойкости изделий , предварительно осаждают гидроксид циркония, а затем обрабатывают его нитратом или хлоридом иттрия в течение 23-25 ч, а прокалку осуществляют при температуре 6001200 С в течение 2-3 ч.

СОЮЗ СООЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ÄSUÄÄ 1114617 A

З(51) С 01 G 25/00

®l;<<9&Ч 1 Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3436065/29-33 (22) 12.05.82 (46) 23.09.84. Бюл. 1 - 35 (72) Т .Н.Сопова, А.П.Федосов, С.С.Коровин, Ж.И.Иевлева, P.Г.Белянина и В.В.Кулагин (53) 666.63(088.8) (56) 1. Патент США Р 4219359/29-33, кл. 106-39, опублик. 1980.

2. Takagi Hiroyoski,Sano Shiro, 1shu Euchi Uerfahren keram. zur

Herstellung sehr feiner Cxidpulver

"Вег Dtsch. keram Сез". 1974, 51, Р 8, 234-235 (прототип1. (54} (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДНЫХ

ПОРОШКОВ для изготовления керамических изделий, включающий смешивание оксихлорида циркония с соединением иттрия, осаждение аммиаком или этилендиамином, сушку и прокаливание, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения прочности и термостойкости изделий, предварительно осаждают гидроксид циркония, а затем обрабатывают его нитратом или хлоридом иттрия в течение 23-25 ч, а прокалку осуществляют при температуре 6001200 С в течение 2-3 ч.

1114617

Изобретение относится к области получения Оксидных порошков для из готовления керамических изделий sta основе диоксида циркония, преимущественна для твердых электролитов, используемых в металлургической, химической и атомной энергетике.

Известен способ изготовления твер" дого электролита на основе диоксида циркония и оксидов Р33. В этом способе диоксид циркония смешивают с оксидами иттрия или кальция, смесь подвергают помолу до размера частиц

1-1,5 мкм, замешивают поливиниловым спиртом, прокаливают при температу- 15 ре !450-1800 С Г13

Керамика на основе диоксида циркония и оксидов РЗЭ, полученная указанными способа я, не удовлетворяет тем требованиям, которые предьявляют 20 ся к керамике для твердых электролитов по следующим показателям: низкая механическая прочность и низкие значения электрофизических характеристик. 25

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату явля ется способ получения тонкодисперсных оксидов порошков, включающий смешивание оксихлори- ЗО да циркония с окисью иттрия

,78 мол.X) растворение в соляной кислоте, осаждение гидроокисей циркония и иттрия аммиаком, сушку при

40 С, диспергирование в октаноле, 0 сушку и термообработку при 1500 С С23.

При совместном осаждении гидроксидов, вследствие различия в РН осаждения гидроксидов, РН осаждения V(OH)> из хлорида 6,7; РН осаждения гидроксида циркония 1,9 — 2,5 получаются осадки с неравномерным распределе" нием компонентов. Осажденные гидроксиды имеют в своем составе 30 моль воды и для их обезвоживания вводится

45 операция обработки октанолом. При термическом разложении гидроксидов происходит агрегирование частиц и величина:частиц увеличивается и как следствие этого разброс физико-меха" нических параметров. Изделия нзготов50 ленные из порошка, полученного по данному способу, имеют недостаточно высокую прочность и термостойкость.

Цель изобретения — повышение прочности и термостойкости изделий.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения оксид" ных порошков для изготовления керамических изделий, включающему смешивание оксихлорида циркония с соединением иттрия, осаждение аммиаком или этилендиамнном, сушку и прокаливание, предварительно осаждают гидроксид циркония, а затем обрабатыва-.

/ ют его нитратом или хлоридом иттрия в течение 23-25 ч, а прокалку осуществляют при температуре 600-1200 С о в течение 2-3 ч.

При предварительном осаждении оксихлорида циркония образуЕтся маловодный гидроксид циркония, который является аморфным продуктом, относящимся к классу неорганических ионообменников. Аморфный продукт обладает большой реакционной способностью, вследствие чего взаимодействие с растворами, содержащими ле" гирующие добавки, например У20 облегчено.

При использовании этилендиамина или смеси эткпендиамина с аммиаком происходит .очистка гидроксида циркония от примесей вследствие того, что этилендиамин является комп1тексообразователем для ряда примесей.

Введение в гидроксид циркония иттрия осуществляется путем обработки гидроксида циркония раствором хчорида или нитрата иттрия в течение 23-25 ч. За это время сорбционные процессы протекают полностью.

При времени взаимодействия 23 ч эти процессы проходят неполностью и продукт взаимодействия при прокаливанни будет двухфазным. Время обработки

25 ч является экономически нецелесообразным. Температура прокаливания продуктов взаимодействия гидроксида циркония и раствора соли иттрия составляет 600 — 1200 С. Она выбрана с учетом перехода в кристаллическое . состоянйе при температуре 600 С гидроксида циркония с распределенным иттрием и в зависимости от количества добавки. Верхний предел выбран с учетом завершения возможных термических превращений, ио при температуре 1200 С происходит спекание, что является нежелательным. Время прокалки составляет 2-3 ч, в течение которого удаляются хлор или нитратионы.

Пример 1. Оксихлорид циркония ZrOClg-8НзО обрабатывают

257 раствором аммиака, осадок промывают водой, отфильтровывают,вы25

Пористость открытия

Ж

Средний размер частиц, мкм

ТермостойОбъемный вес,г/сй

Пр едел прочности на сжатие при 20 С

Удельная электропроводность при

4004С, Ом-f. -С

Продолжительность примера кость (сохранение целостности в интервале, 500 200оС операции, ч

0,32 ° 10

0,30 " 10

5,76

34,0

5,75

34,5

Э 11146 сушивают на воздухе. Затем гидрокI сид циркония обрабатывают раствором хлористого иттрия в мольном отношении ZrOg . Yg 0>= 0,92: 0,08.

Время обработки 23 ч, после чего выпарили до сухого состояния. Сухой порошок помещают в печь и выдерживают при температуре 600 С в течение 3-х ч. Далее порошок твердого электролита подвергают помолу, прессованию при давлении 4 т/см и спекают при 1200 С в окислительной атмосфере, после чего полученное изделие термообрабатывают при

16504С.

Пример 2. Оксихлорид циркония ZrOC1 8Н О обрабатывают раствором этилендиамина, осадок промывают водой до рН 7, отфильтрывают, высушивают на воздухе. Затем

20 гидроксид. циркония обрабатывают раст,вором хлористого иттрия при мольном соотношении ZrO . Y<0 = 0,88

О, 12. Время обработки составляет

23,5 ч, после чего выпаривают до сухого состояния. Сухой порошок помещают в печь и выдерживают при температуре 8004С в течение 2,5 ч. Далее порошок твердого электролита подвергают помолу, прессованию при давлении 4 т/см, спеканию прй

1225 Ñ в течение 2,5 ч в окислительной среде и дапее подвергают термообработке при 1700 С.

Пример 3. Оксихлорид циркония ZrOC1 8Н О обрабатывают смесью 35 растворов аммиака и этилендиамина в отношении 1:1. Осадок промывают водой, отфильтровывают, высушивают на воздухе. Затем гидроксид циркония обрабатывают раствором нитрата 40 иттрия в мольном отношении ZrO<

Y Og =0,,9: 0,1, время обработки составляет 24 ч, после чего выУ

О,! 15 117,6

0,1 16 120,0

17 4 паривают до сухого состояния. Сухой порошок помещают в печь и выдерживают при температуре 12004С в течение 3-х ч. Далее порошок твердого электролита подвергают помолу, прессованию при давлении 4,5 т/см, смешению при 1260 С в оксилительной среде и термообработке при

1650-17004С.

Пример 4..0ксихпорид циркония ZrOCQ 8Н40 обрабатывают ?5X раствором аммиака, осадок проиявают водой, отфильтровывают на воздухе, затем гидрооксид обрабатывают раствором хлористого иттрия в мольном отношении ZrO . У О "

= 0,92 : 0,08. Время обработки составляет 25 ч, после чего раствор выпаривают до сухого состояния.

Сухой порошок помещают в печь н и выдерживают при температуре 1200 С в течение 2 ч. Далее порошок твердого электролита подвергают помолу, прессуют при давлении 4,5 т/см и спекают при температуре 1250 С в окислительной атмосфере и термообрабатывают при температуре 1650 С.

Рентгенофазовый анализ показал, что полученный материал представляет собой твердый раствор кубической модификации.

В таблице представлены данные по примесному составу твердого раствора Zr0>-У>0>, полученного предлагаемым способом н известным.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным обеспечивает высокие физико-механические свойства изделий, упрощает технологию за счет сокращения продолжительности операций, улучшает экологическое состояние среды за счет исключения из технологии использования органических жидкостей и концентрированной соляной кислоты.

1114617.Продолжение таблицы

35,0

5,75

36,0

5,76

Известный спо" соб 5,61

0,1

0 11 10з

72,0

30,0

Составитель В. Соколова

Техред Л.Коцюбняк

Корректор Е. Сирохман

Редактор Н.Яцола

Заказ 669)/13 Тираж 463

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное.

Филиап ППП "Патент", г.Ужгород ул. Проектная,4

О,1 20 1150

0,1 15 118,0

0,25 ° 10

0,30, 10 "