Способ получения порошка стабилизированного диоксида циркония

(54) СП ЛИЗИРОВ (57) Из бу полу сида ци однород оно овых материалов, конструкционнойырьем для котоксидов металлов. овой. керамики вределяется соста. одных порошков актуальнои стаения последних руемыми физикотребует, внедрения н в частности оксиднокерамики, исходным с рой служат порошки о Так как качество гот значительной мере оп вом и структурой исх оксидов металлов, то новится задача получ с заданными и регули олуцев, в ца-,става напользуеиз конй керароении,промышрадиоэлектромной техники ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР(56) Стрекаловский В.Н., Поле Пальгуев С.ф, Оксиды с примес раэупорядоченностью, И.; НаукАвторское свидетельство СССР Ю 780412, кл. С 01 С 25/02, опублик, 1988 59-39367,С публик. 1984,ОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОИКА СТАБИНОГО ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯретение относится к спосония стабилизированного диокония и позволяет повыситьсть Фазового состава и м Изобретение относится к и нию порошков оксидов металло стности порошков сложного со основе диоксида циркония, ис мых для производства изделий струкционной и функционально мики, применяемых в машиност электронной и электрической пенности. Интенсивное развитие ники, электроники и атодисперсность конечного продукта. В водный раствор соли циркония, содержащий соединения стабилизирующего элемента, вводят органическое соединение с потенциалом ионизации 7,5- 8,22 эВ в количестве (2-4)10 моль/л . и осуществляют осаждение циркония и стабилизирующего элемента в виде гидроксидов осадителем, содержащим гидроксид-ион (аммиак) в ультразвуковом поле. В качестве органического соединения используют З-амино-толуол, 1,2- диоксибензол, 4-метоксифенол. Образовавшийся осадок отделяют, промывают, вводят в него органический раствори- тель, дистиллируют воду и затем сушат а и прокаливают. Получают порошок, дисперсность которого характеризуется массовым медианным диаметром частиц Эо=0,08-0,09 мм и стандартным геомет- С рическим отклонением 8=3,12-3,3, Порошок содержит 94-98 Фтетрагональной фазы и 4-6 ь моноклинной фазы, что позволяет повысить качество керамических изделий. 1 э,п. Ф-лы, 1 табл. р амеханическими свойствами и структурой.Одним из методов приготовления порошков оксидов металла, в т.ч. диоксида циркония, стабилизированного оксидами кальция, магния, иттрия, другими редкоземельными элементами, является совместное осаждение соединений циркония и стабилизатора из ихводных растворов водным растворомосадителя, отделение полученного осадка, промывка его, сушка и прокаливание,Однако, порошки полученные указанным способом не отвечают требованиям,предъявляемым к материалам для производства тонкой технической керамики, так как обладают низкой однородностью по химическому и фазовому 20,соосаждении многокомпонентных соединений с различающимися рН осаждениями,осаждение,всегда имеет место последовательное25роме того, не обеспечивается достаточно полное удаление адсорбированной и кристаллизационной воды изосадка, что обуславливает при прокаливании осадка Формирование грубодисперсного продукта, содержащего спекшиеся агломераты, требующие помола,Известен спосоЬ получения диоксидациркония, стабилизированного оксидом.кальция, включающий совместное осаж 35дение циркония и кальция из раствораих соединений водным раствором аммиака с добавлением карбоната аммонияили оксалата аммония, отделение,сушку, диспергирование высушенной массы в водном растворе едкого натра вультразвуковом поле, повторное отделение, сушку и прокаливание осадка.В результате происходит более равномерное распределение стабилизирующей добавки по объему материала, од-нако способ не обеспечивает достаточную Фазовую однородность и монодисперсность получаемого порошка,Кроме того, не обеспечивается полноеудаление адсорбционной и кристаллизационной воды из осадка, что обуславливает образование при прокаливанииспекшихся агломератов.Наиболее Ьлизким к предлагаемому55является способ получения тонкогопорошка диоксида циркония, заключающийся в том, что в водный растворсоли циркония или ее смеси с солью магния, кальция и/или иттрия, аммиачную воду, образовавшийся осадок отделяют от маточного раствора и промывают водой, вводят Ьрганический растворитель и проводят дистилляцию, после чего отделяют частицы порошка, проводят сушку и затем прокалку.Наличие стадии отгонки в органическом растворителе позволяет уменьшить содержание воды в отделяемом осадке, что снижает агрегирование частиц при сушке и прокалке, однако однородность фазового состава, а также монодисперсность полученных порошков остается низкой;Цель изобретения - повышение однородности Фазового состава и монодисперсности порошка.Поставленная цель достигается тем, что согласно спосоЬу получения стабилизированного диоксида циркония, включающего приготовление водного раствора соединений циркония и стабилизатора, осаждение их в виде гидроксидов водным раствором осадителя с последующим отделениемпромывкой, дистилляцией с органическим растворителем, сушкой и прокаливанием полученного осадка, в водный раствор соединений циркония и стабилизатора предварительно вводят органическое соединение с потенциалом ионизации 1,5- 8,22 эВ в количестве 2-4 ф 10 моль/л, в частности 3-аминотолуол, 1,2-диоксибензол, ч-метоксифенол, а процесс осаждения ведут в ультразвуковом поле. Введение добавок органических соединений в исходный раствор соединений циркония и стабилизатора и проведение осаждения в,ультразвуковом поле обеспечивает такие условия образования осадка, при которых происходит образование преимущественно мелких глобул с равномерным распределением стабилизирующей доЬавки по объему. Наложение ультразвуковых колебаний в процессе осаждения приводит к образованию большого количества зон концентрационной неоднородности; а органическое соединение, обладая резо" нансным адсорЬционным потенциалом по отношению к поверхности твердых частиц, гидрофобирует поверхность последних, препятствуя росту цепи между зародышами новой фазы, что способствует повышению однородности фа 1708765зового состава и монодисперсностиосадка.Предлагаемые органические соединения являются промышленно освоеннымии выпускаются отечественнои промышм 5ленностью: З-аминотолуол, 1,2-диоксибензол, 4-метоксифенол, Ультразвуковое поле генерируют с помощью типового генератора. Частота колебанийопределяется типом генератора и невлияет на конецные результаты.Использование предлагаемых органических соединений в укаэанных пределах способствует наилучшему достижению цели изобретения. Использованиеих в количествах, меньших, чем предлагаемый нижний предел не обеспечивает желаемого эффекта, а использование их в количествах, больших, цемпредлагаемый верхний предел нецелесообразно, так как заметного повышения однородности фазового составаи монодисперсности получаемых порошков не происходит. 25В водный раствор соли циркония,содержащий соединения стабилизирующего металла, вводят органическоесоединение с потенциалом ионизации7,5-8,22 эВ и осуществляют осаждениев ультразвуковом поле с одновременной подачей исходного раствора ираствора осадителя в реактор идеального смешения, В качестве осадителяможет быть выбран водный раствор ам 35миака или содержащего аммиак соединения. Расходные коэффициенты материальных потоков выбираются из расчетасоблюдения постоянства рН в реакционном объеме. Образующийся гидроксидотделяют от маточного раствора, многократно промывают сначала водой, затем органическими растворителями спиртового, кетонового или эфирного ряда, неограниченно смешивающихся с водой, отжимают и диспергируют в органическом растворителе, Далее ведутдистилляцию, отделяютосадок, промывают органическими растворителями,сушат и прокаливают,П р и м е р 1. В 1 л водного раствора нитрита цирконила концентрацией0,2 моль/л добавляют 6,2.мл водногораствора нитрита иттрия, концентраци-йей 1 моль/л а также 3 10 моль/л исФ55ходного раствора 3-аминотолуола с потенциалом ионизации 7,5 эВ.Полученный раствор с помощью пневматической форсунки распыливают. на поверхность осадительного объема.Осадитель - водный 6 Н раствор аммония, непрерывно подают в реактор,поддерживая рН среды 9. Контроль рНвыдачей управляющего сигнала на электрический жидкостной клапан осуществляется с помощью универсального иономера И, К осадительной емкостинепрерывно подводят ультразвуковыеколебания частотой 47 кГц, Образующийся осадок выводят из реактора, отде"ляют от маточного раствора, промываютводой до отсутствия качественной реакции на нитрат, далее отжатый осадок диспергируют в этаноле и отделяют фильтрованием.Затем осадок диспергируют в 5 лизоамилового спирта и при 70 С начинают отгонку воды, заканчивая прио108 С. Осадок отделяют, промываютна Фильтре ацетоном, подвергают вакуумной сушке при 75 С в течение су ток, далее прокаливают при 900 С в течение 2 ч. Получают порошок диоксида циркония, стабилизированный оксидом иттрия 00-0,09 рм, б -3,3; Фазовый состав; тетрагональной формы98, моноклинной 2.По аналогии с приведенным примером были получены порошки стабилизированного диоксида циркония в различных условиях осаждения и испытаны ихФизико-механический свойства. Фазовыйсостав определяли по полиморфному методу Гарви и Никольсона.Дисперсность порошков определялина весовом центрифугальном седиментографе СВ. Контроль осуществлялипо электронным микрофотографиям(ПЭ 11 ЭИВ 100 Л),Для сравнения были испытаны физико-механические свойства порошка стабилизированного диоксида циркония,полученного по прототипу,Как следует из данных; приведенныхв таблице, предлагаемый способ обеспечивает получение порошка стабилизированного диоксида циркония, обладающего повышенной однородностью фазового состава и монодисперсностью, чтопозволит повысить качество керамических изделий.ф о р,м у л а и з о б р е т е н и я1. Способ получения порошка стабилизированного диоксида циркония, включающий приготовление водногО раст"1708765 перед осаждением вводят добавку органического соединения с потенциаломионизации 7,5-8,22 .эВ в количестве- состав, рНсреды Добавка органического соединения оо м 9,0 0,12 4,15 ещ47 9,0 0,11 3,75 еа9;0 0,11 3,70 ещ47 9,0 0,10 375 еаЗаказ 599 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретенилм и открытиям при ГКНТ СССР113035 Москва Ж, Раушскал наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патентн г,ужгород, ул.Гагарина 101 . вора, содержащего соединения циркония и элемента-стабилизатора, осажде"ние их водным растворам аммиака, отделение и промывку образующегося осад-ка, дистилляцию с органическим растворителем, сушку и прокаливание, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения однородности фазовогосостава и монодисперсности порошка 10конечного продукта, в водный растворсоединений циркония и стабилизатора 12, Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве органи ческого соединения используют 3-аминотолуол, или 1-2-диоксибензол, или 4-метоксифенол. 47 9,0 0,09 3,3 47 9,0 0,08 3,21 еП 1-2 47 9,0 0,09 3,12 еа47 9,0 0,11 3,4 евев47 9,0 0,10 3,75 еа47 90 0,09 3,3 еа47 9,0 0,08 3,21 еП 1-2 47 9,0 0,085 3,21 еа47 9,0 0,09 3,5 еП 1-4