阅读说明：本技术 一种磷酸锆钡陶瓷的制备方法 (Preparation method of barium zirconium phosphate ceramic ) 是由 刘瑞祥 王开宇 张磊 隋学叶 周长灵 程之强 王重海 于 2019-12-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种磷酸锆钡陶瓷的制备方法,包括以下步骤：步骤(1)将BaCO<Sub>3</Sub>粉末、ZrO<Sub>2</Sub>粉末、NH<Sub>4</Sub>H<Sub>2</Sub>PO<Sub>4</Sub>粉末混合,然后经低温热处理得到粉料A；步骤(2)将所述粉料A再次进行研磨制得粉料B,所述粉料B经高温热处理后压制成坯体；步骤(3)将所述坯体进行高温热处理,即可得到磷酸锆钡陶瓷。选取锆、钡单元组成设计并制备连续的二元固溶体,可以实现平均热膨胀系数的连续可调,并获得平均线膨胀系数接近零的零膨胀陶瓷,得到的磷酸锆钡材料体系具有耐1400℃高温的特点,而且通过用连续干压成型的方式进行材料制备,制备周期短,适合大规模生产。(The invention discloses a preparation method of barium zirconium phosphate ceramic, which comprises the following steps: step (1) BaCO is added 3 Powder, ZrO 2 Powder, NH 4 H 2 PO 4 Mixing the powder, and then carrying out low-temperature heat treatment to obtain powder A; grinding the powder A again to obtain powder B, and pressing the powder B into a blank after high-temperature heat treatment; and (3) carrying out high-temperature heat treatment on the blank to obtain the barium zirconium phosphate ceramic. The zirconium and barium units are selected to form a design and prepare a continuous binary solid solution, so that the continuous adjustment of the average thermal expansion coefficient can be realized, zero-expansion ceramics with the average linear expansion coefficient close to zero are obtained, the obtained barium zirconium phosphate material system has the characteristic of high temperature resistance of 1400 ℃, the material preparation is carried out by using a continuous dry pressing forming mode, the preparation period is short, and the method is suitable for large-scale productionAnd (5) producing a mould.)

一种磷酸锆钡陶瓷的制备方法

技术领域

本发明涉及特种陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种磷酸锆钡陶瓷的 制备方法。

背景技术

NZP族磷酸盐陶瓷的母体是NaZr2(PO4)3(简称NZP)，BaZr4(PO4)6 低热膨胀陶瓷为NZP陶瓷的一种。NZP族陶瓷具有热膨胀系数的可设计性， 即可通过组成的调整能使平均热膨胀系数从负值到正值连续变化，从而 获得耐热冲击性良好的零膨胀陶瓷。基于NZP材料的优异特性，美国和 日本等国相继开展了NZP族材料在多个领域的应用基础研究，迄今为止， 对NZP族材料研究最早的国家之一的美国已经实现了NZP族低热膨胀陶 瓷的商业化生产。

我国对NZP陶瓷的研究起步较晚，目前尚停留在基础研究方面，且 多集中于粉体制备方面，对NZP陶瓷的制备研究较少。探索NZP陶瓷的 制备技术，制备出热膨胀系数可调的NZP陶瓷对国防安全及多个领域的 技术提升具有重要意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种磷酸锆钡陶瓷的 制备方法，该制备方法具有成本低、适合大规模生产的特点，获得的材 料具有低热膨胀的特性，即低膨胀范围在3～10×10^-6/℃。

根据本发明的一个方面，提供磷酸锆钡陶瓷的制备方法，包括以下 步骤：

步骤(1)将BaCO₃粉末、ZrO₂粉末、NH₄H₂PO₄粉末混合，然后经 低温热处理得到粉料A；

步骤(2)将所述粉料A再次进行研磨制得粉料B，所述粉料B经 高温热处理后压制成坯体；

步骤(3)将所述坯体进行高温热处理，即可得到磷酸锆钡陶瓷。

进一步的，将BaCO₃粉末、ZrO₂粉末、NH₄H₂PO₄粉末混合，包括：

取BaCO₃、ZrO₂、NH₄H₂PO₄固体分别研成粉末或者取市售BaCO₃粉 末、ZrO₂粉末、NH₄H₂PO₄粉末混合，将混合后的粉末放入球磨罐中球 磨5～8h。

进一步的，所述研磨的方式为球磨。

进一步的，步骤(1)中BaCO₃粉末、ZrO₂粉末、NH₄H₂PO₄粉末按照 摩尔比BaCO₃粉末：ZrO₂粉末：NH₄H₂PO₄粉末＝1：4：6的比例混合。

进一步的，步骤(1)中低温热处理温度为300～400℃，保温5～6h。

进一步的，步骤(2)中研磨的时间为8～10h。

进一步的，所述粉料B经高温热处理后压制成坯体，包括：将粉 料B经900～1000℃高温热处理，保温6～8h后，干压成型制得坯体。

进一步的，所述干压成型压力为20～30MPa，保压10～15min。

进一步的，步骤(3)中高温热处理温度为1200～1400℃，保温时 间1～2h。

进一步的，所述低温热处理、高温热处理均在马弗炉中进行。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明选取锆、钡单元组成设计并制备连续的二元固溶体，可 以实现平均热膨胀系数的连续可调，并获得平均线膨胀系数接近零的 零膨胀陶瓷，得到的磷酸锆钡材料体系具有耐1400℃高温的特点，而 且通过用连续干压成型的方式进行材料制备，制备周期短，适合大规 模生产；

2、得到的磷酸锆钡材料为NZP族化合物，NZP族化合物的晶轴热 膨胀系数不仅表现为各向异性，且具有相反的热膨胀异向性，基于此 特性，可以这类热膨胀系数连续可调的NZP陶瓷材料可在1000～1400℃ 温度范围内使用，具有优异的抗热震性能。

附图说明

图1为磷酸锆钡陶瓷微观形貌示意图。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合说明书附图和具体实 施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

(1)取市售的BaCO₃粉末、ZrO₂粉末、NH₄H₂PO₄粉末按照摩尔比BaCO₃： ZrO₂：NH4H₂PO₄＝1：3：5混合得到粉料A；

(2)将粉料A放入球磨罐中球磨7h，充分让各组元混合均匀，粉料 A研磨后过200目筛制得粉料B；

(3)将球磨后的粉料B放入马弗炉中进行低温热处理，温度为 350℃，保温5.5h，排除杂质，提高粉体纯度；

(4)将低温热处理后的粉料B再次放入球磨罐中球磨9h，研磨过 50-100目筛，进一步提高粉体均匀程度和控制粉体粒度；

(5)将再次球磨后的粉料B放入马弗炉中进行高温热处理，温度为 950℃，保温7h；

(6)将再次热处理后的粉料B干压成型得到坯体，成型压力为25MPa， 保压18min；

(7)将坯体放入马弗炉中进行高温热处理，温度为1300℃，保温时 间1.5h，即可得到磷酸锆钡陶瓷，具有低热膨胀的特性。

实施例2：

(1)取BaCO₃、ZrO₂、NH₄H₂PO₄固体分别研成粉末，按照摩尔比BaCO₃： ZrO₂：NH₄H₂PO₄＝1：5：7混合得到粉料A；

(2)将粉料A放入球磨罐中球磨5h后过200目筛制得粉料B；；

(3)将球磨后的粉料放入马弗炉中进行低温热处理，温度为300℃， 保温6h；

(4)将低温热处理后的粉料B再次放入球磨罐中球磨8h；

(5)将再次球磨后的粉料B放入马弗炉中进行高温热处理，温度为 900℃，保温8h；

(6)将再次热处理后的粉料B干压成型得到坯体，成型压力为20MPa， 保压15min；

(7)将坯体放入马弗炉中进行高温热处理，温度为1200℃，保温时 间2h，即可得到磷酸锆钡陶瓷，具有低热膨胀的特性。

实施例3：

(1)取市售的BaCO₃粉末、ZrO₂粉末、NH₄H₂PO₄粉末按照摩尔比BaCO₃： ZrO₂：NH₄H₂PO₄＝1：4：6混合得到粉料A；

(2)将粉料A放入球磨罐中球磨8h；

(3)将球磨后的粉料放入马弗炉中进行低温热处理，温度为400℃， 保温5h；

(4)将低温热处理后的粉料再次放入球磨罐中球磨10h得粉料B；

(5)将再次球磨后的粉料B放入马弗炉中进行高温热处理，温度为 1000℃，保温6h；

(6)将再次热处理后的粉料B干压成型得到坯体，成型压力为30MPa， 保压10min；

(7)将坯体放入马弗炉中进行高温热处理，温度为1400℃，保温时 间1h，即可得到磷酸锆钡陶瓷，具有低热膨胀的特性。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。 本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述 技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明 构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其 它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能 的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。