Fig. 6 shows a generalized scheme of structural and chemical stages of zirconia 

particles formation while preparing it from solutions. 

Size of such primary particles is 20-30Å. These primary nano-particles of 

zirconium hydroxopolimer complex are formed by spontaneous composition of 
solution initial tetramers involving olation and oxolation processes. It is practically 
impossible to extract these particles from the solution as they represent intermediate 
cluster (supramolecular) heterostructures between true solutions and colloids. At this 
level and with adequate delay the formed nanostructures can come to an equilibrium 
state and to form defectless hydroxo polymer nanostructures amounting to 3 nm. 
Formation patterns of such zirconium hydroxo polymer structures are discussed in 
works [9-13]. 

A Generalized Scheme of Stabilized Zirconia Nanostructures Formation 

While Preparing It From Hydroxides. If no preventive measures are taken up 
aggregation of secondary and tertiary particles can proceed when ageing, keeping 
hydroxide in mother solution before further usage, or when further thermal dehydration 
of xerogels is occurring. In the long run this leads to formation of low-reactive 
aggregated zirconia powders with low specific surface. That specific surface area of 
the final powders (after being calcined at 750-800°C) amounts to 10-20 m

2

/g when 

prepared by traditional coprecipitation method is one of the evidences of this effect. In 
this case microparticles size is 35-60 nm according to X-ray data. Powders with such 
properties rank among super disperse powders and this ensures decrease of ceramic 
products sintering temperature up to 1450-1500°C while the ceramics density is 5.95-
6.01 g/cm

3

.  

It is impossible to achieve such parameters of zirconia ceramics with 

commercially and laboratory-prepared powders by coprecipitation method even if the 
temperature increases to 1600°C.  

This is accounted for by aggregated powders due to aggregate strength do not 

break down when ceramics is mechanically formed and preserve or change their 
structure only at high temperatures while being further sintered. On the basis of the 
above study a fractographic scheme of transformations (Fig. 7) of solid phase thermal 
decomposition of respective zirconium compounds was suggested. This is know-how 
of technology and is not always covered by producers or researchers in scientific and 
technical literature. 

As shown in Fig. 7 in order to control the structure of zirconia powders it is 

necessary to actively affect intermediary products structure with various physical and 
chemical factors. 

 

- 1410 -