第八章 陶瓷粉体的制备
物理方法 化学方法
主要因素 粉体粒度 粒度分布 制备方法
物理方法 化学方法
主要因素 粉体粒度 粒度分布 制备方法
物理方法 化学方法
球磨机
球磨机工作原理
陶瓷(釉子) 陶瓷(釉子)球磨机
工作原理:
主要因素 粉体粒度 粒度分布 制备方法
物理方法 化学方法
超音速粉碎机压力气 体通过加料喷射器所形成 的高速射流,使粉碎原料 被喷射进入粉碎室。粉碎 室外围的粉碎喷嘴。有方 向性地向粉碎室喷射高速 气流。使粉料间产生激烈 的碰撞、磨擦、剪切,从 而被粉碎。 超音速粉碎机高速射 流在粉碎室内形成强烈的 旋流,所产生的离心力使 粉体粒子在粉碎室外围高 速运动,当粒径被粉碎到 分级粒径以下时,因离心 力减小而受向心气流作用 脱离分级旋流,由中心出 口进入捕集系统。
共沉淀法:制备含有两种以上金属元素的复合氧 共沉淀法:
主要因素 粉体粒度 粒度分布 制备方法 物理方法 化学方法
化物。 化物。在混合的金属盐溶液中添加沉 淀剂, 淀剂,即得到各种成份混合均匀的沉 淀,然后进行热分解。 然后进行热分解。
ZrOCl2 + 4NH4OH → Zr(OH)4↓ + 2NH4CL + 2NH3 + H2O YCl3 + 3NH4OH → Y(OH)3↓ + 3NH4CL
一、概述
特种陶瓷类型:
氧化物系 Al2O3 ZrO2 TiO2 等 碳化物系 WC SiC TiC等 氮化物系 TiN 等 硅化物系 MoSi2 等 硫化物系 ZnS 等 结构陶瓷:TiC SiC 及其复合材料 WC 材料+Ni为连接剂(硬质合金) Al2O3 飞机叶片材料、超高温材料(火箭伟喷管等)、坩锅材料等 功能陶瓷:热:热障涂层( ZrO2 )、耐磨涂层( TiN ); 电:压电陶瓷(PZT); 光: ZnS 雷达罩(红外材料) 磁:Fe4O3 永磁材料、巨磁阻氧化物等
3. 粉体的制备方法
物理方法 球磨 气流粉碎 化学方法 固相法 化合反应 热分解 氧化物还原 液相法 沉淀法 直接沉淀 均匀沉淀 共沉淀 醇盐水解 特殊沉淀 溶剂蒸发法 冰冻干燥法 喷雾干燥法 喷雾热分解法 气相法 粒度分布宽,有污染 粒度分布窄,无污染,设备复杂,批量较大
主要因素 粉体粒度 粒度分布 制备方法
2. 粉体物理性能的表征 1)粉体的粒度 一次粒子,分散或细化得到的固态基本粒子; 二次粒子,团聚状态的粒子 测量方法: 过筛法、金相法、扫描电镜 等沉降速度相当径法(斯托克斯径法)(又称激光粒度测 量仪) 原理:当粉体颗粒在介质中的沉降速度达到极限时,粉体 颗粒受到的阻力完全由介质的粘滞力所致。 见公式
加水水解
50~100A BaTiO3微粉
主要因素 粉体粒度 粒度分布 制备方法
物理方法 化学方法
均匀沉淀:不外加沉淀剂, 均匀沉淀:不外加沉淀剂,而是使溶液中生成 沉淀剂。 沉淀剂。 例如: 例如:(NH2)CO+3H2O---2NH4OH+CO2 沉淀剂 ZrOCl2+4NH4OH---Zr(OH)4 YCl3+3NH4OH---Y(OH)3 ( )
主要因素 粉体粒度 粒度分布 制备方法
物理方法 化学方法
主要因素 粉体粒度 粒度分布 制备方法
物理方法 化学方法
主要因素 粉体粒度 粒度分布 制备方法
物理方法 化学方法
氮化铝陶瓷
二、陶瓷原料(粉体)物理性能的表征与 陶瓷粉体的制备方法
100m 以上为颗粒; 100m 以下为粉体; < 1 m 为超细粉体; < 0.1 m (100nm)为纳米粉体 特种陶瓷用粉末为 0.05 - 40 μm范围 1. 粉体的粒子学特性 包括粒径、粒径分布、粒子形状等 见公式 (1)材料的熔点降低 (2)蒸气压上升 见公式 ZrO2烧结温度 5m, 1800oC; 0.05m, 1200oC (3)表面特性改变,化学吸附性强、表面活性大、易燃烧等 (4)特殊物理性能,单畴颗粒、晶界磁电子发散等
Zr(OH)4 → ZrO2 + H2O↑ Y(OH)3 → Y2O3 + H2O↑
金属盐溶液 主要因素 粉体粒度 粒度分布 制备方法
物理方法 化学方法 热分解 热分解 热分解 至低温液体中 至热风中 至高温液体中 至高温气体中
溶剂升华
溶剂蒸发
溶剂蒸发
溶剂蒸发 +
金属盐颗粒
热分解
氧化物颗粒
冷冻干燥法
频度分布
累积分布
主要因素 粉体粒度 粒度分布 制备方法
物理方法 学方法
JL-1155激光粒度测试仪 激光粒度测试仪
主要因素 粉体粒度 粒度分布 制备方法
物理方法 化学方法
JL-1155激光粒度测试仪 激光粒度测试仪
主要因素 粉体粒度 粒度分布 制备方法
物理方法 化学方法
JL-1188激光粒度测试仪 激光粒度测试仪
主要因素 粉体粒度 粒度分布 制备方法
物理方法 化学方法
直接沉淀: 直接沉淀:通常的沉淀法是将溶液中的沉淀进行 热分解,然后合成所需的氧化物微粉, 热分解,然后合成所需的氧化物微粉, 然而只进行沉淀操作也能得到所需的氧 化物。 化物。 例如: 例如:Ba(OC3H7)2 Ti(OC5H11)4
异丙醇 或苯
喷雾干燥法
热煤油干燥法
喷雾热分解法
蒸发凝聚发( 蒸发凝聚发(PVD) ) 主要因素 粉体粒度 粒度分布 制备方法
物理方法 化学方法
气相法 气相化学反应法( 气相化学反应法(CVD) )
从气相中析出的固体的各种形态
第八章 陶瓷粉体的制备
一、概述
1. 陶瓷材料的定义
陶瓷材料由离子键或共价键结合的含有金属元素和非金 属元素的复杂化合物或固溶体,其①熔点高、②低导电和 低导热性、③低膨胀和低密度、④硬而脆、⑤化学稳定性 和热稳定性好。
2. 分类
普通陶瓷和特种陶瓷
普通陶瓷可分为日用瓷、建筑瓷、美术瓷等 特种陶瓷包括:结构陶瓷和功能陶瓷
流化床粉碎机 特点: LQ型流化床粉碎机粉碎、分级、混合、均 化机理于一体,实现连机作业独特的优点。
主要因素 粉体粒度 粒度分布 制备方法
物理方法 化学方法
1. 流化床粉碎机冲击速度高,颗粒受到气 流喷嘴加速后对冲撞击,撞击速度是两相对速 度的迭加,粉碎效率高。 2. 流化床粉碎机能耗低,于其他类型的气 流磨相比,可节能三分之一。 3. 流化床粉碎机磨损极小,由于主要的粉 碎作用是颗粒在流化床粉碎机中的相互冲击和 碰撞,高速粒子很少碰撞磨壁以及物料不通过 喷嘴,可用于高硬度物料的粉碎。 4. 国际新型流化床粉碎机,集气流粉碎超 细分级为一体 5. 引进国外先进技术,集群式多孔喷嘴 6. 优化分级机的机械传动,无故障运行 7. 更适用于高、中硬度的各种粉料、物料 无污染 8. 流化床粉碎机用于制备粒径小、分布狭 窄的粉体材料
2)粉体的粒度分布
粉体颗粒是构成粉体的基本单位,由于粉体是具有粒度分布的大量固体 颗粒的分散相,因而不能用单一的大小来描述。凡构成某种粉体的颗粒群, 其颗粒的平均大小被定义为该粉体的粒度。
某一粉体系统
单分散体系 多分散体系
颗粒粒度一样或近似一样 颗粒粒度有一个分布范围
频度分布:单位尺寸的粒度级别占粉体总量的百分数,物理意义 累积分布:累积量的百分数