氧化鋯制品介紹

       氧化鋯制品是以純度大于99％的氧化鋯(ZrO2)為原料，用高溫陶瓷工藝方法或其他特殊工藝方法制成的氧化物耐火材料。

       性能氧化鋯熔點(diǎn)2700℃，莫氏硬度7，有兩種變體，1000℃以下為單斜晶系(密度5．68g／cm3)，1000℃時(shí)生成四方晶系(密度6．10g／cm3)，此晶型轉(zhuǎn)變?yōu)榭赡孓D(zhuǎn)變，冷卻過(guò)程中晶型轉(zhuǎn)化時(shí)伴有7％的體積膨脹，可導(dǎo)致制品開(kāi)裂。加入穩(wěn)定劑與Zr02生成立方晶系固溶體，可消除由上述晶型轉(zhuǎn)化帶來(lái)的體積膨脹。氧化鋯熱導(dǎo)率低(1000℃，2．09W／(m•K))，線(xiàn)膨脹系數(shù)大(25～1500℃  9．4×10-6／℃)，高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，1000℃時(shí)耐壓強(qiáng)度可達(dá)1200～1400MPa。導(dǎo)電性好，具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)，電阻率1000℃時(shí)104Ω•cm，1700℃時(shí)6～7Ω•cm。化學(xué)穩(wěn)定性好，2000℃以下對(duì)多種熔融金屬、硅酸鹽、玻璃等不起作用。苛性堿、碳酸鹽和各種酸(濃硫酸和氫氟酸除外)的溶液與氧化鋯不起作用。  

       工藝氧化鋯制品生產(chǎn)工藝包括：原料預(yù)處理、制粉、成型、燒結(jié)等工序。(1)原料預(yù)處理。氧化鋯原料必須進(jìn)行穩(wěn)定化預(yù)處理，通常采用的方法為固相合成法，即將氧化鋯原料加入一定比例的穩(wěn)定劑(如CaO、MgO、Y203、Ce02等)，在球磨機(jī)中濕磨到小于2um的細(xì)粉，經(jīng)干燥、打粉，制成團(tuán)塊，在1700℃下煅燒，使之形成穩(wěn)定型或半穩(wěn)定型氧化鋯。預(yù)處理的方法還有常溫或高溫水解法、金屬有機(jī)化合物水解法、噴霧熱分解法和溶膠、凝膠法等。(2)制粉。將穩(wěn)定化處理后的原料破碎、細(xì)磨至90％以上顆粒小于5um，其中60％～70％小于2um。(3)成型。成型方法可采用泥漿澆注法、機(jī)壓法、熱壓注法或熱等靜壓法。泥漿澆注法是將細(xì)磨后的原料用濃度為10％的鹽酸處理48h后，用蒸餾水清洗至pH=6～7，再經(jīng)脫水、干燥，配成中性泥漿澆注料，在石膏模中澆注成型；也可采用pH值為2的酸性泥漿澆注。機(jī)壓法是將一定比例的顆粒料和細(xì)磨料(一般顆粒料與細(xì)磨料比例為60％～70％比40％～30％)混合，加入結(jié)合劑(如磷酸、糊精、羧甲基纖維素等)，制成坯料，在金屬模具內(nèi)用壓力機(jī)成型，壓力一般為80～100MPa，或在彈性模套內(nèi)用等靜壓機(jī)成型，壓力一般為100～250MPa。熱壓注法是將細(xì)粉與熱塑劑(石蠟和油酸)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅跓釅鹤C(jī)上成型，成型后的坯體需在高溫(1100℃左右)脫去石蠟等有機(jī)物。熱壓法是將細(xì)粉裝入石墨模具內(nèi)，在熱壓機(jī)上同時(shí)加熱加壓，一般壓力為20～50MPa，最終溫度1400～1800℃。(4)燒結(jié)。干燥后的坯體可在中性或氧化氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度一般為1800～1950℃。

       用途氧化鋯坩堝用于熔煉鉑、銠、銥等貴重金屬及合金。氧化鋯磚用于2000℃以上的高溫爐襯。氧化鋯棒體可作為發(fā)熱元件，用于氧化氣氛下2000～2200℃的高溫爐。氧化鋯固體電解質(zhì)可作為快速測(cè)定鋼液、銅液及爐氣中氧含量的測(cè)氧探頭及高溫燃料電池的隔膜等。利用氧化鋯的馬氏體相變，將氧化鋯引入氧化物和非氧化物陶瓷中，可作為增韌劑，以改善陶瓷的脆性，如氧化鋯增韌氧化鋁、氮化硅等。