Способ получения оксидных порошков

СОЮЗ СООЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 801114617 А ЗУ 1 С 01 С 25/00 СЯЩЩ Я Я т: ы 3 д.1. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Патент США Р 4219359/29-33, кл . 106-39, опублик. 1980.2. Та 1 сау Нгоуозк 1,8 апо 81 г 1 го, 1 зЬИ ЕЫсйд ЧегГаЬгеп 1 егав. гпг Негзге 11 ищ зейг 1 е 1 пег Сх 1 йрц 1 чег "Вег Ргзсй. 1 сегаш Сез". 1974, 51, У 8, 234-235 (прототип 1.(54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДНЫХПОРОШКОВ для изготовления керамических изделий, включающий смешивание оксихлорида циркония с соединением иттрия, осаждение аммиаком или этилендиамином, сушку ипрокаливание, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияпрочности и термостойкости изделий, предварительно осаждают гидроксид циркония, а затем обрабатывают его нитратом или хлоридом иттрияв течение 23-25 ч, а прокалку осуществляют при температуре 6001200 С в течение 2-3 ч.Изобретение относится к областиполучения оксидных порошков для изготовления керамических изделий иаоснове диоксида циркония, преимущественно для твердых электролитов, используемых в металлургической, хими"ческой и атомной энергетике.Известен способ изготовления твер"дого электролита на основе диоксидациркония и оксидов РЗЗ. В этом спо Особе диоксид циркония смешивают соксидами иттрия или кальция, смесьподвергают помолу до размера частиц1-1,5 мкм, замешивают поливиниловымспиртом, прокаливают при температуре 450-1800 С Г 13,Керамика на основе диоксида циркония и оксидов РЗЭ, полученная указанными способаю, не удовлетворяеттем требованиям, которые предьявляют 20ся к керамике для твердых электролитов по следующим показателям: низкая механическая прочность и низкиезначения электрофизических характеристик, 25Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является способ получения тонкодисперсных оксидов порошков, включающий смешивание оксихлори-ЗОда циркония с окисью иттрия,78 мол.7 1 растворение в солянойкислоте, осаждение гидроокисей циркония и иттрия аммиаком, сушку при40 С, диспергирование в октаноле,Осушку и термообработку при 1500 С Г 22,При совместном осаждении гидроксидов, вследствие различия в рН осаждения гидроксидов , рН осаждения У(01 Циз хлорида 6,7; рН осаждения гидроксида циркония 1,9 - 2,5 получаютсяосадки с неравномерным распределе"нием компонентов. Осажденные гидроксиды имеют в своем составе 30 мольводы и для их обезвоживания вводится45операция обработки октанолом. Притермическом разложении гидроксидовпроисходит агрегирование частиц ивеличина частиц увеличивается и какследствие этого разброс физико-меха"нических параметров. Изделия нзготов 50ленные 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 обрабатываР ют его нитратом или хлоридом иттрия в течение 23-25 ч, а прокалку осуществляют при температуре 600-1200 Со 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 УО облегчено.При использовании этилендиамина или смеси эткпендиамина с аммиаком происходит .очистка гидроксида циркония от примесей вследствие того, что этилендиамин является комп 3 тексообразователем для ряда примесей.Введение в гидроксид циркония иттрия осуществляется путем обработки гидроксида циркония раствором хлорида 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 200 оС происходит спекание, что является нежелательным. Время прокалки составляет 2-3 ч, в течение которого удаляются хлор или нитрат- ионы.П р и м е р 1. Оксихлорид циркония 2 гОС 12 8 НзО обрабатывают 257 раствором аммиака, осадок промывают водой, отфильтровывают,вы25 ПористостьоткрытияХ Среднийразмерчастиц,мкм ТермостойОбъемныйвес,г/сй Предел прочности насжатиепри 20 С Удельнаяэлектропроводность при 400 оС,Ом-ф,см -С Продол- жительность при- мера кость1 сохранение целостности в интервале,500-200 оС операции,ч0,32100,30 " 10-4 5,76 40 34,0 5,75 42 34,5 Э 1146 сушивают на воздухе. Затем гидрок 1 сид циркония обрабатывают раствором хлористого иттрия в мольном отношении ЕгО , УО= 0,92 : 0,08. Время обработки 23 ч, после чего выпарили до сухого состояния, Сухой порошок помещают в печь и выдерживают при температуре 600 ОС 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 16504 С.15П р и м е р 2. Оксихлорид цир- е кония ЕгОС 1 8 НО обрабатывают раствором этилендиамина, осадок промывают водой до рН 7, отфильтрывают, высушивают на воздухе. Затем20 гидроксид. циркония обрабатывают раст,вором хлористого иттрия при мольном соотношении ЕгО . УО = 0,88О,2, Время обработки составляет 23,5 ч, после чего выпаривают до сухого состояния. Сухой порошок помещают в печь и выдерживают при температуре 800 фС в течение 2,5 ч. Далее порошок твердого электролита подвергают помолу, прессовацию при давлении 4 т/см, спеканию прй 1225 С в течение 2,5 ч в окислительной среде и дапее подвергают термообработке при 1700 С.П р и м е р 3, Оксихлорид циркония ЕгОС 1 8 НО 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 мольцом отношении ЕгОУ 05 ч 0,9 : 0,1, время обработки составляет 24 ч, после чего выО, 15 117,6 0,1 16 120,0 17 4паривают до сухого состояния. Сухой порошок помещают в печь и выдерживают при температуре 1200 С в течение 3-х ч. Далее порошок твердого электролита подвергают помолу, прессованию при давлении 4,5 т/смф, смешению при 1260 С в оксилительной среде и термообработке при 1650-1700 С.П р и м е р 40 ксихпорид циркония ЕгОС 1 8110 обрабатывают 253 раствором аммиака, осадок проиавают водой, отфильтровывают на воздухе, затем гидрооксид обрабатывают раствором хлористого иттрия в мольцом отношении ЕгО , УО = 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 200 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 термообрабатыва" ют при температуре 1650 С.Рентгецофазовый анализ показал, что полученный материал представляет собой твердый раствор кубической модификации.В таблице представлены данные по примесному составу твердого раствора 2 гО-УО, полученного предлагаеим 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.,Продолжение таблицы 35,0 40 40 36,0 5,76 Известный спо" соб 5,61 0,1 0,11 1 О34 72,0 37 30,0 Составитель В.СоколоваТехред Л,Коцюбняк Корректор Е. Сирохман Редактор Н.Яцола Заказ 6691/13 Тираж 463 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Филиал ППП "Патент", г.ужгород ул. Проектная,4 3 4 0 1 20 115 О 0,1 15 118,0 Оэ 25 100,30,. 10