1.3. Способы получения тонкодисперсных порошков

Применение новейших методов позволяет решать ряд сложнейших вопросов, связанных с порошками, а, следовательно, и с готовыми изде­лиями.

Приготовление керамического порошка является первой и наиболее ответственной стадией изготовления керамики, в которой в значительной мере закладываются ее свойства. Многочисленные исследования влияния строения порошков на спекание, микроструктуру и свойства керамики по­зволили сформулировать требования к так называемым "идеальным" по­рошкам: размер агрегатов должен составлять десятые доли микрона, агре­гаты не должны слипаться и увеличиваться в размерах с течением време­ни, распределение компонентов по объему частиц должно быть равномер­ным.

Традиционные механические методы получения порошков (помол в шаровых и вибромельницах) в большинстве своем не обеспечивают тех требований, которые предъявляются к исходным порошкам для высокока­чественной керамики. Поэтому для получения высококачественных по­рошков требуются химические методы.

1.3.1. Метод осаждения в газовой фазе

Этим методом обычно получают вещество предшественника, кото­рое после термической обработки в соответствующей газовой среде, обра­зует порошок необходимого соединения. На осаждение оказывает влияние вид и концентрация исходных веществ, температура, давление, гидроди­намика, наличие ПАВ и т.д. чаще всего осаждаемое вещество приливают или распыляют в избыток осадителя. В качестве осадителя предпочтитель­нее использовать вещества, образующие с большинством компонентов не­растворимые осадки (раствор аммиака, углекислый аммоний, щавелевая кислота, оксалат аммония). Контакт осадка с окружающей средой приводит к «старению» осадка, при котором мелкие частицы объединяют­ся в агрегаты. Особенно интенсивно процесс «старения» происходит в водных растворах. Агрегация, намечаемая в маточном растворе, приводит к образованию прочных агрегатов. Наибольшее число агрегатов возникает при сушке, поэтому ее следует проводить при воздействии ультразвуковых колебании. Для значительного замедления процессов «старения» водные маточные растворы заменяют органическими.

1.3.2 Гидролиз элементорганических соединений

Этот метод достаточно хорошо управляем, и позволяет в зависимо­сти от условий проведения процесса получать как кристаллы, так и аморф­ные осадки, а также гели. При гидролизе получают гидроксиды, которые при термообработке переходят в оксиды. Если термообработку вести в со­ответствующей среде, то можно поучать порошки карбидов, нитридов и сплавы. Недостатком этого способа является высокая стойкость эле­менторганических соединений и сложность работы с ними. В последние годы этим методом получены высокодисперсные порошки оксидов. Принципиально гидролиз элементорганических соединений можно отне­сти как к методу осаждения, так и к методу золь-гель.

1.3.3. Гетерофазный синтез в жидкой фазе

Гетерофазный синтез в жидкой фазе основан на топохимической ре­акции между твердой фазой и окружающей ее жидкостью. Тонкодисперс­ный порошок помещают в жидкую фазу, где происходит внедрение ионов из жидкой фазы в твердую или обмен ионами между фазами. Например, твердые водорастворимые соли помещают в раствор аммиака, причем рас­твор - концентрированный, что приводит к замене аниона соли на гидро- ксильную группу. В отличие от обычных методов осаждения таким спосо­бом получают легко фильтруемые малогигроскопичные осадки. Отличи­тельной особенностью этого метода является наследование размеров, фор­мы и даже иногда элементов кристаллографической структуры. Гетеро­фазный синтез открывает широкие возможности для синтеза метастабиль- ных соединений.