中國粉體網(wǎng)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(xué)法和電熔法，其中，化學(xué)法生產(chǎn)的高純氧化鋯具有特別優(yōu)良的性能，且在生產(chǎn)過程中產(chǎn)品易于控制，但化學(xué)法工藝流程較長(zhǎng)，分解試劑消耗量大，產(chǎn)品成本高，因此在普通陶瓷、耐火材料和陶瓷色釉料等領(lǐng)域無法得到廣泛應(yīng)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(jiǎn)單、流程短、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品性能穩(wěn)定、適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于陶瓷、玻璃、耐火、電子、冶金、機(jī)械、化工等領(lǐng)域。
電熔氧化鋯的生產(chǎn)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(nèi)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(nèi)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(yīng)用
在陶瓷色釉料中的應(yīng)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(qiáng)、混溶性好和色澤純正的特點(diǎn)，因此，電熔氧化鋯被越來越廣泛的應(yīng)用在陶瓷色釉料的生產(chǎn)中。鋯基陶瓷色料主要有鋯釩藍(lán)、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(jìn)入其晶格，形成光亮穩(wěn)定的色劑。
在耐火材料中的應(yīng)用
電熔氧化鋯是一種熔點(diǎn)高、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好的新型高檔耐火材料，被廣泛應(yīng)用于鋼鐵生產(chǎn)、玻璃生產(chǎn)、有色貴金屬生產(chǎn)、工程陶瓷、爐襯耐火材料、磨料、色料、電子生產(chǎn)等行業(yè)，制作要求耐高溫、耐腐蝕、耐沖刷、化學(xué)穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱系數(shù)小、硬度大、耐磨等優(yōu)良性能的產(chǎn)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(yīng)用
對(duì)電熔氧化鋯而言，熔模鑄造也是一個(gè)主要的專用市場(chǎng)。如航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)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(shí)際接觸，從而保護(hù)模具不受熱震動(dòng)影響，而在熔模鑄造中得以應(yīng)用。
在研磨材料中的應(yīng)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(chǎn)品，這些產(chǎn)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(jīng)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(yīng)用于打磨鋼鐵及金屬合金。
在高級(jí)陶瓷及特制品中的應(yīng)用
對(duì)于穩(wěn)定型氧化鋯來說，電子部件焙燒調(diào)節(jié)板是一個(gè)主要市場(chǎng)，穩(wěn)定氧化鋯還用于氧傳感器和燃料電池隔板，因?yàn)樗哂惺寡蹼x子在高溫條件下在晶體結(jié)構(gòu)中自由移動(dòng)的能力。這種高度離子傳導(dǎo)力（以及低變電子傳導(dǎo)力）使它成為最有潛力的電氣陶瓷材料之一。化學(xué)級(jí)氧化鋯常用于電熔產(chǎn)品，其他特制品市場(chǎng)包括抽吸泵和高價(jià)值部件、特種工具零件以及剎車片襯里等。寶石市場(chǎng)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(jià)替代品。
電熔氧化鋯產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
電熔氧化鋯的試制在國外始于20世紀(jì)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(nèi)的多種電熔氧化鋯產(chǎn)品，并大規(guī)模生產(chǎn)。在國外生產(chǎn)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(jì)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(jìn)行了規(guī)模生產(chǎn)。同時(shí)澳大利亞ASTRON在中國營口建立阿斯創(chuàng)有限公司，生產(chǎn)電熔氧化鋯，促進(jìn)了國內(nèi)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(chǎn)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(dá)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(chǎn)量每年以10%的速度增長(zhǎng)。其中三祥新材目前的電熔氧化鋯年產(chǎn)能在1.2萬噸左右。
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唐蓉、郭東升等.電熔氧化鋯的應(yīng)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(yīng)用
中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)主編.中國鋯、鉿[M]. 2014
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院
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