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,冷卻過程中晶型轉(zhuǎn)化時(shí)伴有7%的體積膨脹,可導(dǎo)致制品開裂。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)化帶來的體積膨脹。氧化鋯熱導(dǎo)率低(1000℃,2.09W/(m•K)),線膨脹系數(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?;瘜W(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??列詨A、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。
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,冷卻過程中晶型轉(zhuǎn)化時(shí)伴有7%的體積膨脹,可導(dǎo)致制品開裂。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)化帶來的體積膨脹。氧化鋯熱導(dǎo)率低(1000℃,2.09W/(m•K)),線膨脹系數(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?;瘜W(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??列詨A、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。
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本文“氧化鋯制品介紹”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時(shí)間:2016-07-04 10:58:59
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