[发明专利]一种氧化钆-氧化镁纳米复合陶瓷及其制备方法

说明书

本发明涉及纳米复合陶瓷材料技术领域，特别涉及一种氧化钆‑氧化镁纳米复合陶瓷及其制备方法。该纳米复合陶瓷以自制的氧化钆‑氧化镁纳米复合粉体为原料，纳米复合粉体由氧化钆及氧化镁为原料，其中氧化钆及氧化镁的两相摩尔比比值为0.20～0.35，该粉体制备方法包括配制包含钆离子和镁离子的金属离子溶液，然后加入螯合剂，得到原料混合溶液；随后进行加热、搅拌、烘干处理得到前驱粉末，最后对其进行煅烧处理得到纳米复合粉体；该纳米复合粉体经过球磨处理且烘干过筛后，可干压为成型坯体；坯体经保温烧结与退火处理便获得氧化钆‑氧化镁纳米复合陶瓷。本发明具有高维氏硬度及高红外透光性，制备方法简单、易操作，便于工业化生产。

技术领域

本发明涉及纳米复合陶瓷材料技术领域，特别涉及一种氧化钆-氧化镁纳米复合陶瓷及其制备方法。

背景技术

红外窗口材料在汽车夜视、安防监控、医用诊断等多种高新技术领域中都有着广泛的应用，传统的红外窗口材料有单晶蓝宝石、多晶氧化钆、氟化镁、氮氧化铝等，这些材料虽具有红外透过率高、截止波长大等特点，但加工工艺复杂、成本高昂，在制备过程中需要高温长时间的热处理，晶粒异常长大，导致其机械强度以及硬度较差，难以满足未来对红外窗口材料的要求。氧化钇-氧化镁纳米复合陶瓷虽解决了传统红外窗口材料所具有的的机械强度及硬度差的难题，但是其维氏硬度仍无法满足发展需求，氧化钇-氧化镁-氧化锆三相纳米复合陶瓷在原有体系中加入了氧化锆后，维氏硬度提高的同时，其红外透过率明显下降。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供了一种制备成本低廉、工艺流程简单，既具有高维氏强度，且具有高红外透过率的氧化钆-氧化镁纳米复合陶瓷及其制备方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种氧化钆-氧化镁纳米复合陶瓷，该复合陶瓷由氧化钆-氧化镁纳米复合粉体为原料，所述复合粉体由氧化钆及氧化镁为原料制成，所述复合粉体中的氧化钆及氧化镁两相摩尔比比值为0.20～0.35。

根据本发明，所述的氧化钆纯度大于等于99.99％，氧化镁纯度大于等于99.99％。

根据本发明，所述氧化钆-氧化镁纳米复合粉体的制备方法，具体步骤如下：

S1：以氧化钆及氧化镁为原材料，加入酸溶液使其充分溶解，得到包含钆离子和镁离子的金属离子溶液，两者混合得到原料混合溶液。

在该步骤中，氧化钆及氧化镁的两相摩尔比比值优选为0.20～0.35，可以为该范围内的任意数值(包括两个端点值)。

S2：在步骤S1配制好的原料混合溶液中以缓慢滴加的方式加入沉淀剂，滴加速率控制在0.75mL/min，获得混合体系，将混合体系进行时效反应，反应完全得到含有白色沉淀的混合溶液。

根据本发明，在该步骤中，沉淀剂可优选碳酸氢铵、尿素、氢氧化钠，沉淀剂选择不同，对应的时效反应也不同。

当选用碳酸氢铵作为沉淀剂时，将碳酸氢铵与去离子水混合配制成0.5～2mol/L的沉淀剂溶液，并在搅拌条件下，将其缓慢加入到原料混合溶液中，滴加完毕后继续搅拌数小时，反应完全，得到具有白色沉淀的溶胶体系溶液。

当选用尿素作为沉淀剂时，将尿素与去离子水混合配制成0.5～2mol/L的沉淀剂溶液，将其加入到原料混合溶液中并搅拌，加热该混合溶液至90～98℃，出现白色沉淀后保温80-200min，得到具有白色沉淀的的溶胶体系溶液。