Preparation of weakly agglomerate nanometer ZrO2(3 mol% Y2O3) ceramic powder

Abstract

Yttria-doped zirconia powders (3 mol%) with an extremely small crystallite size (10–15 nm) and a narrow size distribution had been prepared by gel precipitation. Hydrothermal technique was used to suppress agglomerate formation, which occurs during the synthesis and processing of wet-chemical prepared powder. Precipitates aging under hydrothermal condition resulted in weaker agglomerates which were fractured during isostatic compaction. The homogeneous pore structure of compact provided a better indicator for densification during sintering. Agglomerate-free powders were sintered to 98·5% of theoretical density in constant heating rate sintering to 1220°C which was 300°C lower than necessary for a normal route prepared powders. Zirkoniumdioxidpulver mit 3 mol% Yttriumdioxid-Dotierung und einer extrem geringen Kristallitgröße (10–15 nm) mit einer engen Größenverteilung wurden mittels Ausscheidung aus einem Gel hergestellt. Eine hydrothermische Methode wurde angewendet, um die Agglomeratbildung, die bei der Synthese und der Verarbeitung naßchemisch hergesteller Pulver auftritt, zu unterdrücken. Bei hydrothermischen Bedingungen führt das Wachsen der Ausscheidungen zu schwächeren Agglomeraten, die bei isostatischer Verdichtung des Pulvers zerfallen. Die homogene Porenstruktur kompaktierter Teile zeigt ein besseres Verdichtungsverhalten beim Sintern. Agglomeratfreie Pulver wurden bis zu 98·5% theoretischer Dichte durch CHR Sintern bis zu 1220°C, also 300°C niedriger als bei der konventionellen Pulverherstellung, gesintert. Des poudres de zircone dopées avec 3% en mole d'yttrium de taille très fine (10–15 mm) et de distribution granulométrique étroite, ont été préparées par précipitation de gel. Une technique hydrothermale a été utilisée pour éviter la formation d'agglomérats qui apparaissent pendant la synthèse et le traitement par voie humide. Les précipités qui se forment dans les conditions du traitement hydrothermal sont en fait des agglomérats faiblement liés qui sont facilement fracturés lors du pressage isostatique. L'homogénéité de la structure des pores dans des échantillons compactés nous indique une bonne aptitude au frittage. Les poudres sans agglomérat ont été frittées à 98·5% de la densité théorique par frittage CHR à 1220°C, c'est-à-dire 300°C en dessous de la température nécessaire pour les voies mêmes poudres préparées par la voie chimique.