陶瓷作为中国文化不可或缺的一部分已经逐步从日常生活的基本应用扩展到了现代科技的应用领域之中。其中,氧化锆陶瓷凭借其独特的性质已经获得了世界各国研究、投资、生产领域的广泛关注。
一、氧化锆的性质
高纯氧化锆为白色重质无定形粉末,含少量杂质(二氧化铪)的氧化锆为黄色或灰色粉末。无臭、无味。在1100℃以上形成四方晶体,在1900℃以上形成立方晶体。与碳酸共熔生成锆酸钠,锆酸钠遇水能水解成氢氧化钠和几乎不溶于水的氢氧化锆。溶于2份硫酸和1份水的混合液中,微溶于盐酸和硝酸,慢溶于氢氟酸,几乎不溶于水。半数致死量(小鼠,腹腔)37mg/kg。有刺激性。相对密度 5.85。熔点 2680℃。沸点 4300℃。
二、氧化锆陶瓷的性质及用途
由于晶型转变、体积变化以及制品开裂,单纯的氧化锆很难生产出氧化锆陶瓷。一般需要加入稳定剂三氧化二钇、氧化钙、氧化镁等。氧化锆陶瓷具有高耐火度、小比热及导热系数常用来做高温绝缘材料。氧化锆陶瓷化学稳定性好,具有抗酸性和抗中性物质腐蚀的性质,常用语熔炼坩埚,冶炼金属及合金,另外,对钢水稳定,用作连续铸锭用的耐火材料。氧化锆陶瓷熔点高达2715℃并具有抗氧化性,常用作高温无机涂层、高温发热材料以及高温电极材料。氧化锆陶瓷的莫氏硬度高达7,还能用作陶瓷刀具以及研磨材料。
三、氧化锆陶瓷的制备
氧化锆陶瓷的成型工艺分为干法成型和湿法成型。干法成型的传统方法是干压法成型,其优点是坯体尺寸标准,操作简单,便于实现机械化作业,主要缺陷为层裂,这是由于粉体之间的内摩擦以及粉体于磨具建的摩擦,造成坯体内部压力损失。在干压成型基础上发展起来的事等静压成型。它利用流体传递压力,从各个方向均匀地弹性模具内的粉体施加压力。有效的弥补了干压法成型的缺陷,但是该法设备较为复杂,只适合生产特殊要求的材料。湿法成型的方法则更多,常用的有注浆成型、热压铸成型、凝胶注模成型、注射成型、直接凝固注模成型等方法。常根据生产要求的不同采用不同的成型方法。
四、氧化锆陶瓷的应用
氧化锆陶瓷根据应用领域的不同分为氧化锆结构陶瓷和氧化锆功能陶瓷。根据氧化锆结构陶瓷具有高韧性、抗弯强度和耐磨性,优异的隔热性能等优点常用作研磨介质、微型风扇轴心、陶瓷光纤套筒等。而氧化钇的氧化锆陶瓷具有灵敏的电性能参数,是近年来发展研究的新材料,主要有高温发热体、氧传感器、固体氧化物燃料电池、保健纺织材料,还有各种美丽的多晶氧化锆宝石。
氧化锆陶瓷作为一种应用广泛的新型材料已经在日本、美国等发达国家引起了高度的重视,我国对氧化锆陶瓷的研究在近几年也已经崭露头角,随着科技的发展,国内企业应抓住有利时机,将产品向高纯度、超微方向发展。 |