中國粉體網訊 氧化鋯具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨、熱穩(wěn)定性好、折射率高、抗熱沖擊性好等優(yōu)異性能，是近年來發(fā)展較快的新興材料之一。目前，氧化鋯的制備方法主要有化學法和電熔法，其中，化學法生產的高純氧化鋯具有特別優(yōu)良的性能，且在生產過程中產品易于控制，但化學法工藝流程較長，分解試劑消耗量大，產品成本高，因此在普通陶瓷、耐火材料和陶瓷色釉料等領域無法得到廣泛應用。
電熔氧化鋯是通過一步電弧爐熔煉而獲得的，具有工藝簡單、流程短、生產成本低、產品性能穩(wěn)定、適應工業(yè)化生產等優(yōu)點，被廣泛應用于陶瓷、玻璃、耐火、電子、冶金、機械、化工等領域。
電熔氧化鋯的生產工藝
電熔脫硅氧化鋯
電熔脫硅氧化鋯工藝流程圖
電熔穩(wěn)定氧化鋯
電熔穩(wěn)定氧化鋯工藝按原料可分為兩種：一種是采用鋯英砂為原料，在電弧爐內通過一次熔煉，完成脫硅和穩(wěn)定化兩道工序，稱為一次熔煉法；另一種是用電熔脫硅鋯為原料，與穩(wěn)定劑一起混合后在電爐內熔煉形成穩(wěn)定型氧化鋯，稱為二次熔煉法。
制備電熔穩(wěn)定氧化鋯的一次熔煉法工藝流程
制備電熔穩(wěn)定氧化鋯的二次熔煉法工藝流程
電熔氧化鋯的應用
在陶瓷色釉料中的應用
陶瓷色料是最重要的陶瓷裝飾材料，在陶瓷色料中，鋯基色料具有呈色穩(wěn)定性好、呈色力強、混溶性好和色澤純正的特點，因此，電熔氧化鋯被越來越廣泛的應用在陶瓷色釉料的生產中。鋯基陶瓷色料主要有鋯釩藍、鋯鐠黃、釩鋯黃、鋯鐵紅、鋯黃等種類。在合成硅酸鋯的過程中，過渡金屬和稀土金屬離子能進入其晶格，形成光亮穩(wěn)定的色劑。
在耐火材料中的應用
電熔氧化鋯是一種熔點高、化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好的新型高檔耐火材料，被廣泛應用于鋼鐵生產、玻璃生產、有色貴金屬生產、工程陶瓷、爐襯耐火材料、磨料、色料、電子生產等行業(yè)，制作要求耐高溫、耐腐蝕、耐沖刷、化學穩(wěn)定性好、導熱系數小、硬度大、耐磨等優(yōu)良性能的產品，如定徑水口、鋯剛玉、鋯莫來石、管嘴、噴嘴、坩堝、陶瓷色料、表層涂料、磨料、磨介、工程陶瓷、窯具等。
在熔模鑄造中的應用
對電熔氧化鋯而言，熔模鑄造也是一個主要的專用市場。如航空航天發(fā)動機渦輪發(fā)動槳片和高爾夫球棒等特制品的鑄造。一般采用氧化鋯作為模型涂層。鋯英石因其能夠與熱金屬合金形成實際接觸，從而保護模具不受熱震動影響，而在熔模鑄造中得以應用。
在研磨材料中的應用
陶瓷行業(yè)中使用的拋光工具如砂輪片，在石材切割中使用的非金屬刀片類產品，這些產品是將氧化鋯與氧化鋁按照一定配方比例混合制成粗研磨顆粒，經過熱工藝處理后制成研磨輪或者涂敷在研磨工具表面，可應用于打磨鋼鐵及金屬合金。
在高級陶瓷及特制品中的應用
對于穩(wěn)定型氧化鋯來說，電子部件焙燒調節(jié)板是一個主要市場，穩(wěn)定氧化鋯還用于氧傳感器和燃料電池隔板，因為它具有使氧離子在高溫條件下在晶體結構中自由移動的能力。這種高度離子傳導力（以及低變電子傳導力）使它成為最有潛力的電氣陶瓷材料之一�；瘜W級氧化鋯常用于電熔產品，其他特制品市場包括抽吸泵和高價值部件、特種工具零件以及剎車片襯里等。寶石市場也采用全穩(wěn)定立方晶相氧化釔穩(wěn)定氧化鋯，在珠寶業(yè)用作寶石的廉價替代品。
電熔氧化鋯產業(yè)現狀
電熔氧化鋯的試制在國外始于20世紀50年代。首先是美國諾頓公司，此后英國Unitec陶瓷公司在70年代相繼研制和開發(fā)包括穩(wěn)定氧化鋯在內的多種電熔氧化鋯產品，并大規(guī)模生產。在國外生產電熔氧化鋯的廠家主要有法國圣戈班，澳大利亞ASTRON、AFM，日本第一稀元素、昭和電工和南非的一些廠家。
中國電熔氧化鋯的試制始于20世紀80年代末。首先由鄭州振中電熔鋯業(yè)有限公司研制成功，90年代進行了規(guī)模生產。同時澳大利亞ASTRON在中國營口建立阿斯創(chuàng)有限公司，生產電熔氧化鋯，促進了國內電熔氧化鋯行業(yè)的蓬勃發(fā)展。目前，我國電熔氧化鋯生產企業(yè)有20多家，其中，規(guī)模較大的約有10余家，主要有福建三祥、英格瓷阿斯創(chuàng)、鄭州振中、蚌埠中恒、焦作科力達等，其余還有圣戈班西普、焦作王封、莒南魯光、鄭州建嵩、上海圣德爾、漳州錦源盛、貴州龍翔、東方鋯業(yè)等。電熔氧化鋯產量每年以10%的速度增長。其中三祥新材目前的電熔氧化鋯年產能在1.2萬噸左右。
林振中.電熔氧化鋯的發(fā)展、技術、應用和展望
唐蓉、郭東升等.電熔氧化鋯的應用及前景
秦威、胡冬娜等.淺談電熔氧化鋯在陶瓷行業(yè)中的應用
中國有色金屬工業(yè)協會主編.中國鋯、鉿[M]. 2014
前瞻產業(yè)研究院
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