一种纳米棕色氧化锆粉体及制备方法与流程

1.本发明涉及纳米材料制备领域，具体为一种纳米棕色氧化锆粉体制备方法。


背景技术：

2.氧化锆是一种耐高温、耐腐蚀、耐磨损而且具有优良导电性能的无机非金属材料，目前氧化锆的应用领域已扩展到结构材料和功能材料，同时氧化锆也是国家产业政策中鼓励重点发展的高性能新材料之一，目前正广泛地被应用于各个行业中。
3.随着5g时代的来临，手机外壳在历经塑料、玻璃、金属几代材料的变化后，终于迎来了陶瓷手机壳。陶瓷材料是人类生活和现代化建设中不可缺少的一种材料。它是继金属材料，非金属材料之后人们所关注的无机非金属材料中最重要的材料之一。不仅具有玻璃的外形差异化、无信号屏蔽、硬度高等特点，同时拥有接近于金属材料的优异散热性。目前，多款国产高端机型均陆续采用了电子陶瓷手机壳，其中氧化锆陶瓷凭其自身一系列优异特性成为最具前景的手机机壳材料。
4.氧化锆陶瓷的部分优异性能：抗弯强度是玻璃的2倍，断裂韧性是玻璃的10倍，弹性模量是玻璃的2.5倍，介质损耗只有玻璃的1/20，并且有玻璃无法匹敌的耐磨性。氧化锆陶瓷的优异性能，已经得到了许多手机生厂商的承认，如小米、华为、一加、苹果、oppo、vivo、三星等都已有陶瓷方案。氧化锆陶瓷由于其具有优异的力学性能和化学稳定性、并且还具有绝缘性和美学特质，成为5g手机背板材料的最佳选择。目前市面上的手机陶瓷背板主要以黑色氧化锆和白色氧化锆材料为主，色彩较为单一，并且这种颜色是通过在纳米氧化锆原粉中添加显色氧化物的方式制备的，这种制备方法缺点在于显色氧化物与纳米氧化锆之间的晶粒结合性能较差，粉体在成型、煅烧之后的机械性能较差无法达到手机壳的使用要求。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种纳米棕色氧化锆粉体及制备方法，得到棕色手机壳用纳米氧化锆粉体。
6.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种纳米棕色氧化锆粉体，包括铁离子0.5
‑
1.5份，铜离子0.1
‑
1份，锆离子87.5
‑
98.4份，钇离子1
‑
10份；纳米氧化锆粉体的粒度满足d50≤0.06μm，d100≤0.15μm。
7.一种纳米棕色氧化锆粉体制备方法，包括以下步骤：(1)将可溶性的铁化合物、铜化合物、氧氯化锆按照一定的比例溶于水中，然后加入氧化钇，溶解温度为40℃
‑
60℃，得到棕色锆化合物混合溶液；(2)将上述步骤1中的棕色锆化合物混合溶液进行水解反应，得到铁铜锆氧化物混合浆料；(3)将上述步骤2中的混合浆料进行漂洗、烘干，然后进行热分解反应；(4)将上述步骤3中的热分解产物进行球磨、喷雾造粒处理，得到陶瓷手机壳用棕色纳米氧化锆粉体。
8.进一步的，步骤(1)中的氧氯化锆溶液的浓度为0.1—1mol/l，所述各物质添加量
按照铁、铜、锆、钇的离子数比，配置为：铁离子0.5
‑
1.5份，铜离子0.1
‑
1份，锆离子87.5
‑
98.4份，钇离子1
‑
10份。
9.进一步的，步骤(1)中，铁化合物采用硫酸铁，或氯化铁，或硝酸铁；铜化合物采用硫酸铜，或氯化铜，或硝酸铜。
10.进一步的，步骤(2)水解反应温度为70
‑
100摄氏度，反应时间为150
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250小时。
11.进一步的，步骤(3)中烘干温度为150
‑
300℃，烘干时间为12
‑
24小时；热分解煅烧温度为1000
‑
1150℃，煅烧时间为1
‑
4小。
12.由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
13.显色氧化物与纳米氧化锆之间具有优越的晶粒结合性能，粉体在成型、煅烧之后的机械性能较好。
具体实施方式
14.下面结合具体实施案例对本发明作进一步的详细说明。
15.本发明的一种纳米棕色氧化锆粉体，包括铁离子0.5
‑
1.5份，铜离子0.1
‑
1份，锆离子87.5
‑
98.4份，钇离子1
‑
10份；纳米氧化锆粉体的粒度满足d50≤0.06μm，d100≤0.15μm。氧化锆机械性能强,耐磨耐刮,被誉为“陶瓷钢铁”，硬度接近蓝宝石，耐刮、耐摔；虽透光性稍差，但能用在除显示屏盖板的所有外观件场合。此外，氧化锆陶瓷通过调色可具备玉石的色泽和质感，颜色多变，可接受个性定制，从而应用在高端消费电子产品中。
16.一种纳米棕色氧化锆粉体制备方法，包括以下步骤：(1)将可溶性的铁化合物、铜化合物、氧氯化锆按照一定的比例溶于水中，然后加入氧化钇，溶解温度为40℃
‑
60℃，得到棕色锆化合物混合溶液；(2)将上述步骤1中的棕色锆化合物混合溶液进行水解反应，得到铁铜锆氧化物混合浆料；(3)将上述步骤2中的混合浆料进行漂洗、烘干，然后进行热分解反应；(4)将上述步骤3中的热分解产物进行球磨、喷雾造粒处理，得到陶瓷手机壳用棕色纳米氧化锆粉体。
17.氧氯化锆溶液的浓度为0.1—1mol/l，所述各物质添加量按照铁、铜、锆、钇的离子数比，配置为：铁离子0.5
‑
1.5份，铜离子0.1
‑
1份，锆离子87.5
‑
98.4份，钇离子1
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10份。钇离子来自于氧化钇，氧化钇可制特种玻璃及陶瓷，并用作催化剂。主要用作制造微波用磁性材料和军工用重要材料(单晶；钇铁柘榴石、钇铝柘榴石等复合氧化物)，也用作光学玻璃、陶瓷材料添加剂、大屏幕电视用高亮度荧光粉和其他显像管涂料。还用于制造薄膜电容器和特种耐火材料，以及高压水银灯、激光、储存元件等的磁泡材料。
18.铁化合物采用硫酸铁，或氯化铁，或硝酸铁；铜化合物采用硫酸铜，或氯化铜，或硝酸铜。
19.水解反应温度为70
‑
100摄氏度，反应时间为150
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250小时。
20.烘干温度为150
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300℃，烘干时间为12
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24小时；热分解煅烧温度为1000
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1150℃，煅烧时间为1
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4小。热分解煅烧缓和了物质分子结构的内在张力，从而使之能够适应在塑形过程中不断增强的力量，并于完工时更加结实。
21.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种纳米棕色氧化锆粉体，其特征在于：包括铁离子0.5
‑
1.5份，铜离子0.1
‑
1份，锆离子87.5
‑
98.4份，钇离子1
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10份；纳米氧化锆粉体的粒度满足d50≤0.06μm，d100≤0.15μm。2.一种纳米棕色氧化锆粉体制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将可溶性的铁化合物、铜化合物、氧氯化锆按照一定的比例溶于水中，然后加入氧化钇，溶解温度为40℃
‑
60℃，得到棕色锆化合物混合溶液；(2)将上述步骤1中的棕色锆化合物混合溶液进行水解反应，得到铁铜锆氧化物混合浆料；(3)将上述步骤2中的混合浆料进行漂洗、烘干，然后进行热分解反应；(4)将上述步骤3中的热分解产物进行球磨、喷雾造粒处理，得到陶瓷手机壳用棕色纳米氧化锆粉体。3.根据权利要求2所述的纳米棕色氧化锆粉体制备方法，其特征在于：步骤(1)中的氧氯化锆溶液的浓度为0.1—1mol/l，所述各物质添加量按照铁、铜、锆、钇的离子数比，配置为：铁离子0.5
‑
1.5份，铜离子0.1
‑
1份，锆离子87.5
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98.4份，钇离子1
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10份。4.根据权利要求2所述的纳米棕色氧化锆粉体制备方法，其特征在于：步骤(1)中，铁化合物采用硫酸铁，或氯化铁，或硝酸铁；铜化合物采用硫酸铜，或氯化铜，或硝酸铜。5.根据权利要求2所述的纳米棕色氧化锆粉体制备方法，其特征在于：步骤(2)水解反应温度为70
‑
100摄氏度，反应时间为150
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250小时。6.根据权利要求2所述的纳米棕色氧化锆粉体制备方法，其特征在于：步骤(3)中烘干温度为150
‑
300℃，烘干时间为12
‑
24小时；热分解煅烧温度为1000
‑
1150℃，煅烧时间为1
‑
4小。

技术总结
本发明涉及一种纳米棕色氧化锆粉体及制备方法，包括铁离子0.5


技术研发人员：钟小亮 王洋
受保护的技术使用者：南京金鲤新材料有限公司
技术研发日：2021.07.28
技术公布日：2021/10/15