溶胶凝胶法制备锆－钴高温防氧化粉体

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1、溶胶凝胶法制备错一钻高温防氧化粉体摘要在调节剂柠檬酸镀的作用下，采用溶胶凝胶法制备了Y稳定的Z「C（）粉体，经高温烧结制得致密陶瓷薄膜。利用场发射扫描电镜（SEM）表征了Zr-Co粉体的形貌特征和烧结后的陶瓷薄膜结构，热重（TG/DTA）分析了Zr-Co粉体烧结过程的失重和相转变吸放热过程，X射线衍射（XRD）分析跟踪了不同温度段烧结体系的组成变化趋势，在此基础上对粉体烧结后陶瓷薄膜的防氧化效果进行了分析，结果表明：温度对粉体的颗粒形貌和晶相结构有较大的影响，高温烧结的粉体性质稳定，经过120CTC烧结后的陶瓷膜层具有很好的致密性，具有很好的防氧化效果。关键词溶胶凝胶法，防氧化粉体，

2、陶瓷薄膜,相转变1引言错和钻等无机氧化物能在高温下提高钢坯的防氧化性能，氧化错隔热性好[1],具有良好的机械性能，耐磨、抗热震，热膨胀系数接近高温合金，适合做高温陶瓷涂层，氧化钻由于摩擦系数高，在高温下可做成很好的耐磨损材料。然而，氧化物高温防护效果的好坏与颗粒大小以及初始的物理化学组成密切相关，因此粉体的制备过程显得尤为重耍。制备陶瓷材料粉体的方法很多，有醇水加热法[2],水热结品法[3],溶胶凝胶法[4],其中溶胶凝胶法制备的陶瓷材料粉体具有可控的微观形貌，是制备纳米粉体很好的方法。应用溶胶凝胶法制备ZrO2复合粉体早已有报道,J.Chandradass制备TZrO2-A12O3

3、复合粉体[5],T.Settu制备了MgO-ZrO2复合粉体[6],颜秀茹等制备TCa0-Zr02纳米粉体[7],报道主要集中于A1203、MgO、CaO与ZrO2的复合，有的采用有机物质作为原料，有的仅限于研究粉体的形貌特征。本文采用无机物作为制备Y稳定的Zr-Co粉体的原料，应用溶胶凝胶法制备出陶瓷粉体，并对材料进行了组织结构以及形貌分析，主要研究了英防氧化性能，进而将其应用到防氧化领域中并取得了较好的效果。2实验2.1主要试剂氯氧化鉛(ZrOC12?8H22O)；硝酸钻(Co(N03)2?6H220)；氨水(NH3?H22O)；浓硝酸(HNO3)；柠檬酸技(C61117O7N3

4、)；硝酸铤(Y(NO3)3?6H22O)；均为分析纯，水为去离子水。2.2粉体制备过程首先将氯氧化链(ZrOC12?8H22O).硝酸钻(Co(N03)2?6H220)与硝酸轮(Y(NO3)3?6H22O)按摩尔比10:3:1混合，加入一定量的去离子水稀释，边稀释边搅拌，搅拌的同时加入一定浓度的柠檬酸鞍溶液，直至混合均匀后，逐滴滴加浓氨水调整体系pH值至&0,然后将容器封闭，在80°C下水解4h,得到沉淀，用去离子水反复洗涤，抽滤，除去氯离子至中性，加入一定量的去离子水打浆，在80°C下油浴，并加入少量浓硝酸，反应Ih后得到透明稳定的溶胶。然后蒸发溶胶中的水分，并在673K下保温lh

5、,得到干凝胶粉，研磨后得到所需的粉体。2.3结构与性能表征在JSM-6700F冷场发射扫描电镜(SEM)下观察粉体粒子形貌；用荷兰PANalytical公司X射线衍射仪(X'PertPro)分析纳米粒子相组成；利用法国Sctaram公司的Labsys综合热分析仪分析粉体烧结过程的热重TG/DTA曲线变化，升温速度为10°C/min,控温范围为室温到1200°C,空气气氛。2.4Zr-Co溶胶的防氧化实验往制备的Zr-Co溶胶屮加入一定量的聚乙烯醇溶液，使其具有一定的粘度，搅拌均匀后备用。取60mmX30mmX5mm的钢板试样6块，先用盐酸浸泡除锈，然后用去离子水清洗，之后放入丙酮溶液

6、中除油，最后放入乙醇溶液屮备用。将处理好的试样称重，三块空白，三块涂上膜层，采用浸渍提拉法进行涂膜，每个试样涂五次，待表面出现均匀致密的…层膜层后干燥，然后放到加热炉屮升温，升温制度如图1所示。3结果与讨论3.1陶瓷粉体的X射线衍射分析图2显示了不同温度的Zr-Co陶瓷粉体的XRD图谱。图中的3、b、c、d、e、h、i、j分别表示：a-立方型、b-四方型、c-单斜型、d-(Y-doped)立方型、e-(Y-doped)四方型、h—CoO、i-C0304、j-CO2O3由图2可见，400°C以下没有出现Zr、Co的特征峰，只是在29=31°附近出现了较宽的平滑峰，可以确定该粉体为无定型

7、Zr.Co纳米粒子。当温度升高到600°C时,Zr02的晶体结构逐渐显现,XRD图谱屮出现了Zr02品体的主要特征峰，由图谱可以看岀此时Zr02品体结构主要为立方结构。温度升高到800°C时，Zr02晶体结构转变为四方相。温度升高到1000°C时,主要体现为Y掺杂的四方相结构的Zr02和少量的单斜结构的Zr02o温度升高到1100°C时，出现了四方和单斜结构共存的结构体系。1200°C时，以单斜型结构为主，但仍少量存在Y掺杂的Zr02四方相结构。由TZr0