單分散毫米級ZrO-,2-陶瓷球成型工藝的研究.pdf

1、本文探討內膠凝工藝和凝膠注模工藝制備單分散毫米級氧化鋯陶瓷球,所制備的ZrO<,2>陶瓷球尺寸均一,球形好.工藝一為內膠凝工藝,以氧氯化鋯為原料,六次甲基四胺和尿素為固化劑,采用Y<,2>O<,3>、MgO為穩(wěn)定劑制備了不同組分的ZrO<,2>陶瓷球；工藝二為凝膠注模工藝,以Y<,2>O<,3>穩(wěn)定的氧化鋯前驅體為原料,丙烯酰胺作為有機單體,N,N'一亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑,過硫酸銨水溶液為引發(fā)劑,聚丙烯酸胺(PAA-NH<,4>)為

2、分散劑,制備Y<,2>O<,3>穩(wěn)定的ZrO<,2>陶瓷球. 通過實驗確定了各工藝的最佳工藝參數(shù),利用FT-IR、TG-DTA、TEM、SEM、XRD、BET等分析手段對所制備的小球樣品進行表征.結果表明:工藝一內膠凝工藝中,氧氯化鋯的濃度為1.6mol/L,六次甲基四胺和尿素的濃度與金屬離子的摩爾比值為0.68與0.57:成型溫度控制在90℃；小球燒結后的直徑可通過調節(jié)分散滴管口徑的大小最終控制在600～12001ma之間.經

3、1550℃燒結,ZrO<,2>陶瓷球表面光滑、球形好、尺寸均一.其中Y<,2>O<,3>穩(wěn)定的ZrO<,2>陶瓷球表觀密度為5.10g/cm<'3>,機械強度達900～1100g/球,比表面積為0.55～0.80m<'2>/g.通過添加不同的穩(wěn)定劑Y<,2>O<,3>和MgO,小球具有TZP和PSZ材料的結構特征. 工藝二凝膠注模工藝中,固相含量為29.5wt﹪,單體含量為20wt﹪,引發(fā)劑含量為0.4wt﹪～0.6wt﹪,pn

4、控制在8～9之間,成型溫度控制在80～85℃.其中選取1.2wt﹪～1.6wt﹪PAA-NH<,4>作為分散劑,能起到很好的穩(wěn)定分散作用.所制備的凝膠球強度高,小球燒結后的直徑可控制在800～2000μm之間.經1550℃ 燒結,尺寸均一,球形好.Y<,2>O<,3>穩(wěn)定的ZrO<,2>陶瓷球的表觀密度為4.22g/cm<'3>,機械強度為380～500g/球,比表面積為0.83～1.50m<'2>/g.對燒結體微觀結構分析表明

5、,顆粒尺寸均一,孔結構均勻分布,有良好的微觀結構. 探討了兩種成型工藝制備ZrO<,2>陶瓷球的反應機理,并對兩種工藝成型陶瓷球進行對比.其中內膠凝工藝適于制備直徑尺寸在600～1200μm的陶瓷球,所制備的陶瓷球表面光滑,強度較高.但是受成型工藝條件所限,對起始原料具有一定選擇性.凝膠注模工藝適于制備直徑尺寸在800～2000μm的陶瓷球,球表面略粗糙,強度較低.該工藝最大的優(yōu)勢是所制備的凝膠球強度很高,干燥過程不易開裂,對原