文 献 综 述

前言

研究表明，在耐高温、耐腐蚀、抗氧化领域内，金属和高分子材料都不能满足要求，唯有陶瓷材料是最理想的候选材料，因此在二十一世纪的发展前景可见一斑。而硅酸锆陶瓷具有高熔点、低膨胀系数、优良的化学耐腐蚀稳定性、热导率低等优良性能，在功能材料和结构材料等领域中，引起了世界各国材料科学工作者的高度重视。但是硅酸锆存在常温力学性能比较差的缺点，因此必须进行强韧化以拓宽其应用。

1. 硅酸锆

硅酸锆属于四方晶系，化学分子式ZrSiO₄，为岛状结构的硅酸盐矿物，硅酸锆因其具有高熔点低、热导率低、膨胀系数、优良的化学及相稳定性等特点，广泛用于耐火材料和锆基材料。同时烧结的硅酸锆具有极好的抗热震性，所以也是高温结构陶瓷的重要候选材料。另外，硅酸锆微米级涂层具有化学稳定性好，能耐酸碱和有机溶剂，机械强度大，抗微生物能力强，耐高温等特点。

2. 硅酸锆粉体制备

2.1 固相法

固相法是利用ZrO₂、SiO₂等氧化物粉料，按照化学计量比混合，经高温烧结后形成粉体。如C.E.Curtis^[1]以ZrO₂和SiO₂为原料，经1315℃热处理后开始形成ZrSiO₄，合成率仅为2%，在1500℃后合成率达到85%。为了解决合成温度高、合成率低的问题，研究者在合成硅酸锆的过程中引入各种添加剂来降低其合成温度。如R.A.Eppler^[2]在研究钒-硅酸锆颜料盒铁-硅酸锆颜料形成过程中，以ZrO₂、SiO₂为原料，引入碱金属卤化物与碱土金属卤化物为矿化剂，经900℃热处理3h后形成ZrSiO₄，并首次引用著名的标志法来研究离子的扩散问题并由此解释了矿化剂对降低硅酸锆合成温度的机理。文进^[2]等在研究锆基色料合成过程中矿化剂的作用机理时，从化学反应动力学探讨了矿化剂在合成过程中所起的主要作用是由于形成活泼的反应基，从而降低了反应活化能，使合成温度降低。

2.2 沉淀法

沉淀法是在包含一种或多种离子的可溶性盐溶液中加入沉淀剂。经化学反应生成各种成分具有均一组成的共沉淀物。Takao Itoh^[3]以氯氧锆、硅溶胶为原料，通过加氨水调节混合液的pH为9.5，然后将混合液过滤、洗涤得到沉淀物，将沉淀物在80℃干燥6h后在450℃热处理保温1h首先得到无定型的SiO₂的样品，然后将样品在一定温度下煅烧。结果表明：由于没有引入任何添加剂，在 1200℃煅烧后开始形成 ZrSiO₄，并发现 ZrSiO₄的形成主要是由于无定形 SiO₂与t-ZrO₂反应所致。张阳^[4]等人利用溶胶沉淀法合成了硅酸锆包裹硫锡化镉。他们分别把氧氯化锆和水玻璃制备成溶胶，然后再严格控制体系PH值及搅拌体积下，将预先制备的硫锡化镉悬浮液与溶胶反应。利用此种方法，作者成功的地在较低温度下（950℃）合成了较理想的硅酸锆包裹硫锡化镉的大红颜料。