氧化锆耐火材料制品的工艺及原料特性-找耐火材料网

氧化锆耐火材料制品的工艺及原料特性

发布日期： 2016-10-27 00:00:00 阅读量（471）作者：

氧化锆制品用原料为什么要进行稳定化？如何稳定化？

氧化锆耐火材料制品用ZrO2原料可由锆英石精矿（或工业氧化锆）经化学处理制成。ZrO2有两种变体，在1000℃以下是单斜晶系ZrO2（密度为5.68g/cm3），在1000℃时生成较致密的四方晶系ZrO2（密度为6.10g/cm3）。单斜与四方之间的转变是可逆的快速转变，见图8-2。在冷却过程中，这个转化伴生7%体积膨胀，易使制品产生开裂。所以，要对ZrO2进行稳定化，制成稳定氧化锆。

氧化锆耐火材料制品用ZrO2原料

稳定化过程为：一般用含ZrO2大于96%的氧化锆原料与稳定剂一起在瓷球磨筒内研磨混合8〜24h，然后加少量结合剂，于60〜100MPa压力下压成坯块。压块是为了使粉料颗粒紧密接触，促进固相反应，有利于均匀稳定。根据具体工艺要求，坯块在1450〜1800℃保温4〜6h进行稳定化。最后破碎成不同粒度的粉料，即得稳定氧化锆。在1800℃下稳定的料不易细磨，多作为模压成型中的骨料或等离子喷涂用颗粒料。

稳定化过程中用的稳定剂是结构与ZrO2结构接近的CaO、MgO、Y2O3、Nb2O3、CeO2等氧化物。上述阳离子半径与Zr4+离子半径之差不大于7%。能与ZrO2形成立方晶系固溶体而使ZrO2稳定下来。以CaO最有效，加入量3〜8%，MgO次之（注意用MgO稳定氧化锆时不能在900〜1400s之间长时间加热，否则失效）。广泛采用的稳定剂有CaO和MgO及其混合物，多以Ca（OH）2、CaCO3、CaF2、CaCl2、合成CaZrO3及MgO、MgCO3、Mg（OH）2、MgF2等形式加入。

浇注法制造氧化锆制品时，颗粒组成对于制品浇注、烧结性能的影响

从泥浆能否浇注的观点而言，泥浆中临界颗粒在18/μm以下时，小于1μm的细颗粒须不少于20%，才能进行浇注。研磨80h的泥浆浇注性能最好，再增加研磨时间，泥浆过细会使粘度升高，缩小最大解胶范围，不易充分解胶。浇注粗粒泥浆时，所用石膏模的吸浆性能应弱些，以减少出现“层纹”趋向。泥浆的浓度以70%、80%为好。

对于烧结起决定性作用的是临界颗粒的大小及小于1μm细颗粒的含量。泥浆研磨时间达80h，临界颗粒不大于5μm，小于1μm的细颗粒不少于35%，在1800℃保温2h，就可良好烧结。颗粒愈粗，烧成收缩愈小，烧结愈困难，甚至不能烧结。

氧化锆的特性和用途

氧化锆熔点为2677℃，导热率非常低，是非常优异的高温炉窑结构材料。氧化锆莫氏硬度为6.5，密度为6.10g/cm3（四方），高温结构强度大，化学稳定性良好，高温蒸汽压和分解压均较低，导热率小。ZrO2坩埚的最高使用温度可达250℃，可熔炼铂、钯、钌、铯等铂族贵金属及其合金，也可用来熔炼钾、钠、石英玻璃及氧化物和盐类等。ZrO2还可作热电偶保护管，高温炉的发热元件，原子反应堆的反射材料等。