不同干燥方式對Y-ZrO2超細粉體的影響

郭增強 ，王 樂 ，吳 麗 ，葉培苗

（1.寧夏建筑材料研究院（有限公司），寧夏銀川 750004；2.寧夏寧電光伏材料有限公司，寧夏銀川 750021）

ZrO2具有優良的熱穩定性和化學穩定性[1-2]，良好的抗腐蝕性、高溫導電性以及較高的高溫強度和韌性，是目前發展十分迅速的特種陶瓷的重要原料[3-4]。

隨著高性能特種陶瓷材料的迅速發展和納米技術的興起，制備高純、超細的ZrO2粉體具有重大的技術意義。現在，研究其超細粉體的制備應用技術已經成為一個熱點[5-7]。

本研究采用共沉淀法制備Y-ZrO2超細粉體[8-10]，實驗中采用烘箱干燥、乙醇洗滌-烘箱干燥和微波干燥三種不同的干燥方式，然后將不同方式下得到的YZrO2超細粉體進行對比，并加以分析，最終制備粒度均勻、致密、純度高、分散性較好的Y-ZrO2超細粉體。

1 實驗過程

1.1 Y-ZrO2超細粉體的制備

（1）稱取一定量的 ZrClO2·8H2O 和 Y2O3，配置成混合溶液，抽濾后將濾液倒入量筒中，補加去離子水至實驗所需，然后將溶液移進分液漏斗；配制一定濃度的氨水溶液移進另一個分液漏斗中。

（2）向盛有一定量40℃（40℃±2℃）去離子水的燒杯中，同時滴加ZrClO2·8H2O與Y2O3的混合溶液和氨水溶液。此過程中，須控制好溶液的滴加速度，同時還需測定燒杯中溶液的溫度和pH值：使其溫度保持在40℃左右，其pH值保持在8左右。

（3）兩種溶液全部滴加完畢后，還需繼續保溫攪拌0.5 h，使反應更加充分。待反應結束后，將得到的沉淀物減壓抽濾。待濾餅抽干后，將其重新放入燒杯中，加入去離子水打散后，再攪拌加熱至溶液溫度為40℃±2℃，溫度穩定后洗滌約0.5 h，如此反復操作兩到三次。

（4）把所得到的Y-ZrO2粉體分成三份，取出其中一份再用無水乙醇繼續反復洗滌多次。將分好的三份粉體分別以不同的干燥方式干燥。

1.2 Y-ZrO2超細粉體的干燥

（1）烘箱干燥：將已經抽濾、洗凈的試樣放入磁盤中，放進電熱恒溫鼓風干燥箱中干燥，在烘干過程中應及時打散濾餅，以避免干燥過程中發生團聚。

（2）乙醇洗滌-烘箱干燥：先將已經用水洗過的試樣再用乙醇洗滌多次，置于電熱恒溫鼓風干燥箱中干燥，烘干過程中也需及時打散樣品，以免團聚的形成。

（3）微波干燥：將已經洗凈的濾餅放入坩堝后，放進微波爐中，選擇合適的功率和時間進行干燥。

2 結果分析

2.1 篩余比分析

稱取一定質量的試樣，用研缽研細，然后采用180目的標準篩過篩。稱量篩下質量及篩余質量，求得篩余比，實驗結果（見表1）。

表1 篩余比分析結果

由表1可以看出，微波干燥能明顯改善Y-ZrO2超細粉體顆粒的均勻性和分散性，更容易過篩。

2.2 激光粒度分析

使用激光粒度分析儀，對不同干燥方式下獲得的粉體進行測試，測得的平均粒徑（見表2）。

表2 平均粒徑

從表2中可以看出：采用微波干燥方式進行干燥，對Y-ZrO2超細粉體的平均粒徑有明顯的減小，而且制得的顆粒更細。

采用微波干燥方式得到的Y-ZrO2超細粉體的粒度分布圖（見圖1）。

從圖1中可以得出微波干燥后獲得的Y-ZrO2粉體顆粒較細，且粒度分布均勻。

這與篩余比分析得到的結論是一致的，說明微波干燥更有利于細化粒徑。

2.3 浸液法測定體積密度、吸水率和氣孔率

浸液法是將粉末浸入在易于潤濕顆粒表面的浸液中，測定其所排出液體的體積。此法必須真空脫氣以完全排除氣泡。Y-ZrO2超細粉體浸液法的測試結果（見表3）。

由表3可知，采用微波干燥方式，由Y-ZrO2超細粉體制備的試樣片吸水率、氣孔率都小，同時還具有較大的體積密度。

表3 氣孔率、吸水率、體積密度測定記錄表

3 結論

經實驗證實，不同的干燥方式可以對共沉淀法制備的Y-ZrO2超細粉體的性能產生不同的影響：

（1）三種干燥方式對粉體顆粒產生不同的影響，微波干燥能明顯改善Y-ZrO2超細粉體顆粒的均勻性和分散性，更容易過篩。

（2）三種干燥方式對粉體粒徑的細化程度不同，采用微波干燥方式進行干燥，制得的粉體顆粒更細，更有利于減小粉體的平均粒徑。

（3）Y-ZrO2超細粉體采用微波干燥方式后制備的試樣片吸水率、氣孔率都小于其他干燥方式的樣片，同時微波干燥方式制得的樣片還具有較大的體積密度。

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