硅酸锆新工艺.doc

金￥澳￥科技在生产过程中采用多种分散剂联合助磨的方式，极大的提高了研磨效率，尽可能地降低里杂质的掺入，同时提高了料浆的流动性。矿化剂种类对硅酸锚合成率的影响由于不添加矿化剂合成ZrSi04的温度在1 40o 以上而引入矿化剂LiF在600的低温下便开始出现ZrSiO,衍射峰同，表明矿化剂的引入对低温合成硅酸锫至关重要。因此。本文研究了单一的不同种类矿化剂对合成硅酸锆的影响。图lfa)和图1(b1分别给出了引入不同矿化剂制备的干凝胶在700热处理保温15rain后粉体的XRD图谱。其中nf一价碱金属卤化物)：n(Si)-0-3：1，n(-价碱金属卤化物)：nfSi1=015：1。从图1(a】可以看出，以LiCl和NaCI为矿化剂经700热处理后粉体中以t-Zr0：为主晶相还伴随少量mZ 晶相，同时还存在非晶态物质，而未见SiO 的衍射峰，表明在此温度下SiO2为非晶态，以NaF为矿化剂时，粉体中仍以t-ZrO为主晶相，但开始出现了ZrSiO,衍射峰：而以LiF为矿化剂时，Zrsi0 衍射峰很尖锐，且在粉体中为主晶相。说ZrSi048 江苏陶瓷Jiangsu Ceramics 20l2年2月第45卷第1期导j圈l(a) 图10，)图1碱金属或碱土金属卤化物为矿化剂经700 oC热处理后的xRD图晶体发育良好说明不同种类矿化剂对低温合成硅酸锆的影响很大。由于F半径小阴离子P和Cl一电子亲和能大小分别为333 kJtool和348 kJmol。F一电子亲和能比Cl_，J、。易于与Si04中Si结合形成气态Si)【4，而且由于F-*径(0136nm)和O 半径(014nm)lE常接近，因此FL能取代02-形成硅氟键，导致硅氧网络断裂，降低粘度，诱导析晶。而Cl一半径(0181nm)和O 半径相差较大，不容易取代02-。不易破坏硅氧网络结构所以F比Cl更有利于促进硅酸锆的合成。但是除了以形成气态Si)【4速率快慢以外，各自的晶体结构对ZrSiO的形成有很大影响 和P相对Na和Cl一都是非常活泼的阳离子和阴离子，“甫电强度大，易破坏硅氧网络结构，降低液相粘度，加速反应质点的传递过程，促进反应进行，而且由于U+半径(00r76 nm)与Z 半径(0078 nm)非常接近，易于形成固溶体，从而增加了晶格缺陷加速了质点的扩散速度。促进硅酸锆的合成。从图1C0)可以看出，以CaC12和CaF2为矿化剂经70o热处理后粉体除t-ZrO：为主晶相外，还存在极少量mZr02。以MgF2为矿化剂时，粉体虽然仍以t_Zr()：为主晶相，但开始出现了ZrSiO+衍射峰。这是因为Mg2+半径(0072 rim)与Z一+半径(O078nm)非常接近，同样易形成固溶体而促进硅酸锆的合成。但与LiF得到ZrSiO+衍射峰强度相比又很弱，且合成量也很少，这是因为M 的电荷数比U+多，其电场强度较U+高，因此积聚作用也就较大导致破坏硅氧网络结构程度不如加入的大，所以虽然在前驱体中加入M lF2在70o热处理后能形成ZrSiO，但晶相的含量较小。结合图1(a)和l 可以看出，在引入矿化剂LiF在700 oC低温下合成出硅酸锆的效果最佳。22矿化剂用对硅酸锆合成率的影响由于不同种类的矿化剂对硅酸锆合成效果有很大影响在前驱物配比和烧成制度固定的条件下以LiF为矿化剂合成硅酸锫的效果最佳。为了考察其加入量对合成硅酸锫的影响图2给出了矿化剂LiF不同加入量经7oo热处理保温15rain后粉体的XRD图谱。其中前驱物n(Si)：n(Zr)=12：1。矿化剂LiF用量n(Li)：n(Si1=o1 O5：1。为了更好地考察矿化剂LiF用量对ZrSiO+合成率的影响我们根据图2中的XRD分析中所测试的ZrSi04(200) 、(101) 以及m-Zr02(1l1)晶面、mZr02(111)晶面的衍射强度，根据ZrSi04合成率的公式计算出硅酸锆相对含量 图3给出了经700 oC热处理后ZrSi04合成率与矿化剂LiF用量的关系曲线。从图2中可以看出当矿化剂LiF用量n0J)：n(Si)-01：1时，粉体中的主晶相为t-Zr02。同时还存在非晶态物质，而未见SiO2的衍射峰，表明此时Si02为非晶态，说明LiF用量太少，经700C热处理没有形成ZrSiO+晶体；当矿化剂LiF用量(Li)：n(Si)-02：l时伴随着t-Zr02的衍射峰强度明显减弱和无定形相减弱的同时，出现了较尖锐ZrSiO+的衍射峰。且Zr-Si04为主晶相，说明在添加适量矿化荆LiF后，在此温度下发生以下反应，其反应方程式如下圈：4LiF+3SiOf_+SiF4+2Li#i03SiF4+Zr02+O2-+Zrsi04+2F22 +_Si0厂+SiF4+o2当矿化剂LiF用量n(】 )：n(Si)=o3：l时，伴随着t-Zr02晶相消失的同时。ZrSiO+的衍射峰强度更显著地增强而当矿化剂LiF用量n(Li)：n(Si)=o4加5：1时，ZrSiO+的衍射峰强度则相对减弱从硅酸锆合成率的曲线图3可知当矿化剂LiF用量n：II(Si)=01：1时，经700热处理后没有ZrSiO+衍射峰出现；当矿化剂LiF用量n(Li)：n(Si)=02：1时。硅酸锆的合成率已达到68；当矿化剂LiF用量H(Li：H(Si】=0，3：1时，硅酸锫的合成图2不同矿化剂LiF用 得到的粉体圈3 ZrSiO+合成率与矿化剂LiF用率最高，为984，说明矿化剂“F用量从n(Li)：n(Si1：o1增加到0_3时。硅酸锆合成率增大。这是由于若加入的矿化剂太少，不足以有效促进矿化反应，生成ZrSiO+晶体少。导致硅酸锆的含量也少。而随着矿化剂LiF的加入量继续增加时硅酸锆的合成率却稍微减小，其原因可能是参与反应的LiF量多相当于反应物接触间距加大增加了扩散传质的路程导致合成率稍微下降，另外如果矿化剂加入过多，过多