氧化锆陶瓷

发布时间:2014-11-19 0:0:0 作者:鑫锋阀门 点击:
氧化锆陶瓷
  一、名称
  二氧化锆陶瓷,ZrO2陶瓷,Zirconia Ceramic
  二、种类及特点
  纯ZrO2为白色,含杂质时呈黄色或灰色,一般含有HfO2,不易分离。世界上已探明的锆资源约为1900万吨,氧化锆通常是由锆矿石提纯制得。在常压下纯ZrO2共有三种晶态:单斜(Monoclinic)氧化锆(m-ZrO2)、四方(Tetragonal)氧化锆(t-ZrO2)和立方(Cubic)氧化锆(c-ZrO2),上述三种晶型存在于不同的温度范围,并可以相互转化:
  温度 密度
  单斜(Monoclinic)氧化锆(m-ZrO2) <950℃ 5.65g/cc
  四方(Tetragonal)氧化锆(t-ZrO2) 1200-2370℃ 6.10g/cc
  立方(Cubic)氧化锆(c-ZrO2) >2370℃ 6.27g/cc
  上述三种晶态具有不同的理化特性,在实际应用为获得所需要的晶形和使用性能,通常加入不同类型的稳定剂制成不同类型的氧化锆陶瓷,如部分稳定氧化锆(partially stabilized zirconia,PSZ),当稳定剂为CaO、 MgO、Y2O3时,分别表示为Ca-PSZ、 Mg-PSZ、 Y-PSZ等。由亚稳的t- ZrO2组成的四方氧化锆称之为四方氧化锆多晶体陶瓷(tetragonal zirconia polycrystal,TZP)。当加入的稳定剂是Y2O3 、CeO2,则分别表示为Y-TZP、Ce-TZP等。
  三、氧化锆粉体的制备
  氧化锆陶瓷的生产要求制备高纯、分散性能好、粒子超细、粒度分布窄的粉体,氧化锆超细粉末的制备方法很多,氧化锆的提纯主要有氯化和热分解法、碱金属氧化分解法、石灰熔融法、等离子弧法、沉淀法、胶体法、水解法、喷雾热解法等。粉体加工方法有共沉淀法、溶胶一凝胶法、蒸发法、超临界合成法、微乳液法、水热合成法网及气相沉积法等。
  四、氧化锆陶瓷的成型
  氧化锆陶瓷的成型有干压成型、等静压成型、注浆成型、热压铸成型、流延成型、注射成型、塑性挤压成型、胶态凝固成型等。
  五、氧化铬陶瓷的烧结
  氧化锆陶瓷可采用的烧结方法通常有: (1)无压烧结,(2)热压烧结和反应热压烧结,(3)热等静压烧结(HIP),(4)微波烧结, (5)超高压烧结, (6)放电等离子体烧结(SPS), (7)原位加压成型烧结等。
  六、氧化锆陶瓷的应用
  在结构陶瓷方面,由于氧化锆陶瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性,优异的隔热性能,热膨胀系数接近于钢等优点,因此被广泛应用于结构陶瓷领域。主要有:Y-TZP磨球、分散和研磨介质、喷嘴、球阀球座、氧化锆模具、微型风扇轴心、光纤插针、光纤套筒、拉丝模和切割工具、耐磨刀具、表壳及表带、高尔夫球的轻型击球棒及其它室温耐磨零器件等。
  在功能陶瓷方面,其优异的耐高温性能作为感应加热管、耐火材料、发热元件使用。氧化锆陶瓷具有敏感的电性能参数,主要应用于氧传感器、固体氧化物燃料电池(SolidO xideFu elCe ll,SO FC)和高温发热体等领域。Zr02具有较高的折射率(N-21^22),在超细的氧化锆粉末中添加一定的着色元素(V205, Mo03, Fe203等),可将它制成多彩的半透明多晶Zr02材料,像天然宝石一样闪烁着绚丽多彩的光芒,可制成各种装饰品。另外,氧化锆在热障涂层、催化剂载体、医疗、保健、耐火材料、纺织等领域正得到广泛应用。