本發(fā)明涉及一種鎢酸鋯粉末的制備方法。
背景技術(shù)：
近年，在汽車(chē)、能源等領(lǐng)域的應(yīng)用，需要材料具備耐腐蝕，耐高溫，熱傳導(dǎo)等性質(zhì)，需要特種陶瓷滿(mǎn)足其應(yīng)用的發(fā)展。zrw2o8材料具有負(fù)膨脹性，該材料在0.3～1050k溫度范圍內(nèi)，具有很強(qiáng)的各向同性的負(fù)熱膨脹效應(yīng)，其負(fù)熱膨脹系數(shù)α＝-9×10-6k-1，是目前負(fù)膨脹材料研究的熱點(diǎn)之一。因此zrw2o8材料在高精密度的電子設(shè)備或光學(xué)顯微鏡中，精密光學(xué)鏡面及牙床填充材料、襯底材料等方面的應(yīng)用很有前景。
但是zrw2o8只在1105～1231℃很窄的溫度范圍內(nèi)熱力學(xué)穩(wěn)定，高于此溫度將形成zro2-wo3的無(wú)定形玻璃態(tài)，低于此溫度，在780～1105℃之間將分解成zro2和wo3。因此，為了保持zrw2o8材料的熱力學(xué)穩(wěn)定性，必須將產(chǎn)物淬冷，快速跳過(guò)分解區(qū)。因此zrw2o8材料制備工藝非常復(fù)雜。
制取zrw2o8的方法有很多，到現(xiàn)在為止，用途最多的有以下幾種：(1)固相法(2)共沉淀法(3)溶膠凝膠法(4)水熱法(5)燃燒法(6)微波合成法(7)噴霧干燥法。從產(chǎn)物質(zhì)量，產(chǎn)物成本和生產(chǎn)規(guī)模等幾方面來(lái)分析上述合成工藝：固相法是傳統(tǒng)制備zrw2o8粉末方法，但是zrw2o8只在1105～1231℃很窄的溫度范圍內(nèi)熱力學(xué)穩(wěn)定，制取時(shí)將zro2與wo3粉末處于高溫下持續(xù)燒結(jié)，然而wo3在高溫下具有揮發(fā)特性，所以想要制取純度高的zrw2o8粉末需要反復(fù)重復(fù)操作，并加以研磨；溶膠凝膠法與水熱法雖然產(chǎn)物純度高粒徑小，但反應(yīng)周期太長(zhǎng)，反應(yīng)原理復(fù)雜。共沉淀法相對(duì)溶膠凝膠法與水熱法反應(yīng)周期短，且產(chǎn)物純度高。燃燒法制備的物質(zhì)純度不高，并且反應(yīng)過(guò)程中會(huì)污染環(huán)境。微波合成法雖然得到的產(chǎn)物純度高，但是其生產(chǎn)設(shè)備昂貴。噴霧干燥法制備的產(chǎn)物粒徑大且有雜質(zhì)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有方法制備的納米鎢酸鋯粉末的粒徑大的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種納米鎢酸鋯粉末的制備方法。
一種納米鎢酸鋯粉末的制備方法，該制備方法如下：
一、稱(chēng)取原料氧氯化鋯(zrocl2·8h2o)和鎢酸銨((nh4)5h5[h2(wo4)6]·h2o)置于氧化鋯坩堝中，在800℃的箱式爐中于空氣中燒結(jié)5h，根據(jù)殘留的zro2和wo3來(lái)標(biāo)定原料中的zr4+和w6+的含量，根據(jù)摩爾配比稱(chēng)量原料溶解在蒸餾水中，配置成zr4+濃度為0.02mol/l的溶液和w6+濃度為0.04mol/l的溶液；
二、在w6+濃度為0.04mol/l的溶液中加入分散劑1，調(diào)節(jié)ph值至6，得到溶液a；
三、在zr4+濃度為0.02mol/l的溶液中加入分散劑2，得到溶液b；
四、然后將溶液b加入到溶液a中，快速攪拌，調(diào)節(jié)ph值至2，繼續(xù)攪拌1h，靜置12～24h，進(jìn)行老化處理，移除上層清液，將沉淀物進(jìn)行真空抽濾，抽濾后所得產(chǎn)物放在100℃的干燥箱中干燥后磨細(xì)，置于箱式爐中于600℃反應(yīng)2h，再于1140～1200℃反應(yīng)2h后，出爐，用水淬冷，干燥研磨，得到鎢酸鋯粉末；
步驟二中所述的分散劑1和步驟三中所述的分散劑2的總質(zhì)量占鎢酸鋯粉末質(zhì)量的3％或4％，步驟二中所述的分散劑1與步驟三中所述的分散劑2的質(zhì)量比為1:1。
按本發(fā)明采用共沉淀法制備的粉末工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)品純度高、生產(chǎn)成本低，這使得其可以應(yīng)用范圍更廣。向鎢鹽溶液中加入分散劑，通過(guò)分散劑增加溶液中溶質(zhì)的空間位阻，減少鹽溶液中顆粒的團(tuán)聚。本發(fā)明制備的鎢酸鋯粉末粒度最細(xì)d50為770nm，d90為1.73μm。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意組合。
具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式一種納米鎢酸鋯粉末的制備方法，該制備方法如下：
一、稱(chēng)取原料氧氯化鋯和鎢酸銨置于氧化鋯坩堝中，在800℃的箱式爐中于空氣中燒結(jié)5h，根據(jù)殘留的zro2和wo3來(lái)標(biāo)定原料中的zr4+和w6+的含量，根據(jù)摩爾配比稱(chēng)量原料溶解在蒸餾水中，配置成zr4+濃度為0.02mol/l的溶液和w6+濃度為0.04mol/l的溶液；
二、在w6+濃度為0.04mol/l的溶液中加入分散劑1，調(diào)節(jié)ph值至6，得到溶液a；
三、在zr4+濃度為0.02mol/l的溶液中加入分散劑2，得到溶液b；
四、然后將溶液b加入到溶液a中，快速攪拌，調(diào)節(jié)ph值至2，繼續(xù)攪拌1h，靜置12～24h，進(jìn)行老化處理，移除上層清液，將沉淀物進(jìn)行真空抽濾，抽濾后所得產(chǎn)物放在100℃的干燥箱中干燥后磨細(xì)，置于箱式爐中于600℃反應(yīng)2h，再于1140～1200℃反應(yīng)2h后，出爐，用水淬冷，干燥研磨，得到鎢酸鋯粉末；
步驟二中所述的分散劑1和步驟三中所述的分散劑2的總質(zhì)量占鎢酸鋯粉末質(zhì)量的3％或4％，步驟二中所述的分散劑1與步驟三中所述的分散劑2的質(zhì)量比為1:1。
具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是步驟二中調(diào)節(jié)ph值采用鹽酸或氨水。其它與具體實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二之一不同的是步驟二中所述的分散劑1型號(hào)為peg1000或peg2000。其它與具體實(shí)施方式一或二之一相同。
具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是驟三中所述的分散劑2型號(hào)為peg200或peg400。其它與具體實(shí)施方式一至三之一相同。
具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是步驟四中所述靜置時(shí)間為13～20h。其它與具體實(shí)施方式一至四之一相同。
具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至五之一不同的是步驟四中所述靜置時(shí)間為15～19h。其它與具體實(shí)施方式一至五之一相同。
具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至六之一不同的是步驟四中所述靜置時(shí)間為18h。其它與具體實(shí)施方式一至六之一相同。
具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至七之一不同的是步驟四中再于1150～1190℃反應(yīng)2h。其它與具體實(shí)施方式一至七之一相同。
具體實(shí)施方式九：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至八之一不同的是步驟四中再于1160℃反應(yīng)2h。其它與具體實(shí)施方式一至八之一相同。
具體實(shí)施方式十：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至九之一不同的是步驟四中所述快速攪拌的攪拌速度為2500r/min。其它與具體實(shí)施方式一至九之一相同。
具體實(shí)施方式十一：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至九之一不同的是
步驟二中所述的分散劑1型號(hào)為peg1000或peg2000。步驟三中所述的分散劑2型號(hào)為peg200或peg400。
當(dāng)分散劑2為peg200，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯質(zhì)量的1.5％，分散劑1為peg2000，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯質(zhì)量的1.5％；
當(dāng)分散劑2為peg200，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯質(zhì)量的2％，分散劑1為peg2000，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯質(zhì)量的2％；
當(dāng)分散劑2為peg400，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯質(zhì)量的1.5％，分散劑1為peg1000，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯質(zhì)量的1.5％；
當(dāng)分散劑2為peg400，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯質(zhì)量的2％，分散劑1為peg1000，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯質(zhì)量的2％；
當(dāng)分散劑2為peg400，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯質(zhì)量的1.5％，分散劑1為peg2000，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯質(zhì)量的1.5％；
當(dāng)分散劑2為peg400，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯質(zhì)量的2％，分散劑1為peg2000，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯質(zhì)量的2％。其它與具體實(shí)施方式一至九之一相同。
采用下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明效果：
實(shí)驗(yàn)一：
一種納米鎢酸鋯粉末的制備方法，該制備方法如下：
一、稱(chēng)取原料氧氯化鋯和鎢酸銨置于氧化鋯坩堝中，在800℃的箱式爐中于空氣中燒結(jié)5h，根據(jù)殘留的zro2和wo3來(lái)標(biāo)定原料中的zr4+和w6+的含量，根據(jù)摩爾配比稱(chēng)量原料溶解在蒸餾水中，配置成zr4+濃度為0.02mol/l的溶液和w6+濃度為0.04mol/l的溶液；
二、在w6+濃度為0.04mol/l的溶液中加入分散劑peg2000，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯粉末質(zhì)量的1.5wt％；，調(diào)節(jié)ph值至6，得到溶液a；
三、在zr4+濃度為0.02mol/l的溶液中加入分散劑peg200，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯粉末質(zhì)量的1.5wt％；，得到溶液b；
四、然后將溶液b加入到溶液a中，快速攪拌，調(diào)節(jié)ph值至2，繼續(xù)攪拌1h，靜置12h，進(jìn)行老化處理，移除上層清液，將沉淀物進(jìn)行真空抽濾，抽濾后所得產(chǎn)物放在100℃的干燥箱中干燥后磨細(xì)，置于箱式爐中于600℃反應(yīng)2h，再于1160℃反應(yīng)2h后，出爐，用水淬冷，干燥研磨，得到鎢酸鋯粉末；鎢酸鋯粉末粒度d50為880nm，d90為1.73μm。
實(shí)驗(yàn)二：
一種納米鎢酸鋯粉末的制備方法，該制備方法如下：
一、稱(chēng)取原料氧氯化鋯和鎢酸銨置于氧化鋯坩堝中，在800℃的箱式爐中于空氣中燒結(jié)5h，根據(jù)殘留的zro2和wo3來(lái)標(biāo)定原料中的zr4+和w6+的含量，根據(jù)摩爾配比稱(chēng)量原料溶解在蒸餾水中，配置成zr4+濃度為0.02mol/l的溶液和w6+濃度為0.04mol/l的溶液；
二、在w6+濃度為0.04mol/l的溶液中加入分散劑peg2000，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯粉末質(zhì)量的2wt％，調(diào)節(jié)ph值至6，得到溶液a；
三、在zr4+濃度為0.02mol/l的溶液中加入分散劑eg200，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯粉末質(zhì)量的2wt％；，得到溶液b；
四、然后將溶液b加入到溶液a中，快速攪拌，調(diào)節(jié)ph值至2，繼續(xù)攪拌1h，靜置15h，進(jìn)行老化處理，移除上層清液，將沉淀物進(jìn)行真空抽濾，抽濾后所得產(chǎn)物放在100℃的干燥箱中干燥后磨細(xì)，置于箱式爐中于600℃反應(yīng)2h，再于1160℃反應(yīng)2h后，出爐，用水淬冷，干燥研磨，得到鎢酸鋯粉末；
鎢酸鋯粉末粒度d50為1.15μm，d90為2.27μm。
實(shí)驗(yàn)三：
一種納米鎢酸鋯粉末的制備方法，該制備方法如下：
一、稱(chēng)取原料氧氯化鋯和鎢酸銨置于氧化鋯坩堝中，在800℃的箱式爐中于空氣中燒結(jié)5h，根據(jù)殘留的zro2和wo3來(lái)標(biāo)定原料中的zr4+和w6+的含量，根據(jù)摩爾配比稱(chēng)量原料溶解在蒸餾水中，配置成zr4+濃度為0.02mol/l的溶液和w6+濃度為0.04mol/l的溶液；
二、在w6+濃度為0.04mol/l的溶液中加入分散劑peg1000，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯質(zhì)量的1.5wt％，調(diào)節(jié)ph值至6，得到溶液a；
三、在zr4+濃度為0.02mol/l的溶液中加入分散劑peg400，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯質(zhì)量的1.5wt％，得到溶液b；
四、然后將溶液b加入到溶液a中，快速攪拌，調(diào)節(jié)ph值至2，繼續(xù)攪拌1h，靜置18h，進(jìn)行老化處理，移除上層清液，將沉淀物進(jìn)行真空抽濾，抽濾后所得產(chǎn)物放在100℃的干燥箱中干燥后磨細(xì)，置于箱式爐中于600℃反應(yīng)2h，再于1160℃反應(yīng)2h后，出爐，用水淬冷，干燥研磨，得到鎢酸鋯粉末；
鎢酸鋯粉末粒度d50為770nm，d90為1.73μm。
實(shí)驗(yàn)四：
一種納米鎢酸鋯粉末的制備方法，該制備方法如下：
一、稱(chēng)取原料氧氯化鋯和鎢酸銨置于氧化鋯坩堝中，在800℃的箱式爐中于空氣中燒結(jié)5h，根據(jù)殘留的zro2和wo3來(lái)標(biāo)定原料中的zr4+和w6+的含量，根據(jù)摩爾配比稱(chēng)量原料溶解在蒸餾水中，配置成zr4+濃度為0.02mol/l的溶液和w6+濃度為0.04mol/l的溶液；
二、在w6+濃度為0.04mol/l的溶液中加入分散劑peg1000，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯粉末質(zhì)量的2wt％，調(diào)節(jié)ph值至6，得到溶液a；
三、在zr4+濃度為0.02mol/l的溶液中加入分散劑peg400，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯粉末質(zhì)量的2wt％，得到溶液b；
四、然后將溶液b加入到溶液a中，快速攪拌，調(diào)節(jié)ph值至2，繼續(xù)攪拌1h，靜置12～24h，進(jìn)行老化處理，移除上層清液，將沉淀物進(jìn)行真空抽濾，抽濾后所得產(chǎn)物放在100℃的干燥箱中干燥后磨細(xì)，置于箱式爐中于600℃反應(yīng)2h，再于1160℃反應(yīng)2h后，出爐，用水淬冷，干燥研磨，得到鎢酸鋯粉末；
鎢酸鋯粉末粒度d50為880nm，d90為1.73μm。
實(shí)驗(yàn)五：
一種納米鎢酸鋯粉末的制備方法，該制備方法如下：
一、稱(chēng)取原料氧氯化鋯和鎢酸銨置于氧化鋯坩堝中，在800℃的箱式爐中于空氣中燒結(jié)5h，根據(jù)殘留的zro2和wo3來(lái)標(biāo)定原料中的zr4+和w6+的含量，根據(jù)摩爾配比稱(chēng)量原料溶解在蒸餾水中，配置成zr4+濃度為0.02mol/l的溶液和w6+濃度為0.04mol/l的溶液；
二、在w6+濃度為0.04mol/l的溶液中加入分散劑peg2000，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯質(zhì)量的1.5wt％，調(diào)節(jié)ph值至6，得到溶液a；
三、在zr4+濃度為0.02mol/l的溶液中加入分散劑peg400，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯質(zhì)量的1.5wt％，得到溶液b；
四、然后將溶液b加入到溶液a中，快速攪拌，調(diào)節(jié)ph值至2，繼續(xù)攪拌1h，靜置12～24h，進(jìn)行老化處理，移除上層清液，將沉淀物進(jìn)行真空抽濾，抽濾后所得產(chǎn)物放在100℃的干燥箱中干燥后磨細(xì)，置于箱式爐中于600℃反應(yīng)2h，再于1160℃反應(yīng)2h后，出爐，用水淬冷，干燥研磨，得到鎢酸鋯粉末；
鎢酸鋯粉末粒度d50為770nm，d90為1.73μm。
實(shí)驗(yàn)六：
一種納米鎢酸鋯粉末的制備方法，該制備方法如下：
一、稱(chēng)取原料氧氯化鋯和鎢酸銨置于氧化鋯坩堝中，在800℃的箱式爐中于空氣中燒結(jié)5h，根據(jù)殘留的zro2和wo3來(lái)標(biāo)定原料中的zr4+和w6+的含量，根據(jù)摩爾配比稱(chēng)量原料溶解在蒸餾水中，配置成zr4+濃度為0.02mol/l的溶液和w6+濃度為0.04mol/l的溶液；
二、在w6+濃度為0.04mol/l的溶液中加入分散劑peg2000，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯質(zhì)量的2wt％，調(diào)節(jié)ph值至6，得到溶液a；
三、在zr4+濃度為0.02mol/l的溶液中加入分散劑peg400，其質(zhì)量為生成鎢酸鋯質(zhì)量的2wt％，得到溶液b；
四、然后將溶液b加入到溶液a中，快速攪拌，調(diào)節(jié)ph值至2，繼續(xù)攪拌1h，靜置12～24h，進(jìn)行老化處理，移除上層清液，將沉淀物進(jìn)行真空抽濾，抽濾后所得產(chǎn)物放在100℃的干燥箱中干燥后磨細(xì)，置于箱式爐中于600℃反應(yīng)2h，再于1160℃反應(yīng)2h后，出爐，用水淬冷，干燥研磨，得到鎢酸鋯粉末；
鎢酸鋯粉末粒度d50為1.15μm，d90為2.27μm。