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氧化锆的性能及氧化锆耐火材料的制备方法
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氧化锆的性能及氧化锆耐火材料的制备方法

分类:
行业资讯
作者:
来源:
2018/04/25 10:27

  化锆砖是以纯度大于99%的氧化锆为原料,用高温陶瓷工艺方法或其他特殊工艺方法制成的氧化物耐火材料。

  氧化锆熔点2700℃,莫氏硬度7,有两种变体,1000℃以下为单斜晶系,1000℃时生成四方晶系,此晶型转变为可逆转变,冷却过程中晶型转化时伴有7%的体积膨胀,可导致制品开裂。加入稳定剂与ZrO2生成立方晶系固溶体,可消除由上述晶型转化带来的体积膨胀。氧化锆热导率低,线膨胀系数大,高温结构强度高,1000℃时耐压强度可达1200~1400MPa。导电性好,具有负的电阻温度系数,电阻率1000℃时104Ω·cm,1700℃时6~7Ω·cm。化学稳定性好,2000℃以下对多种熔融金属、硅酸盐、玻璃等不起作用。苛性碱、碳酸盐和各种酸(浓硫酸和氢氟酸除外)的溶液与氧化锆不起作用。

  1、高纯超细氧化锆的制备

  高纯超细氧化锆的制备方法大体上可以固相合成法,气相合成法和液相合成法。

  (1)固相合成法

  固相合成法是以固体原料为出发点,经过一定的物理与化学过程制备超微粉的一种方法。制备超微粉时,将所需组分的固相原料经过充分混合,使其分布均匀,各原料之间处于充分接触的状态,从而在一定温度下便于各组分之间进行充分的物理或化学变化。常用的方有法固相反应法、溶出法、球磨法、火花放电法等。

  (2)气相合成法

  气相合成法是直接利用气体或者通过各种手段将物质变成气体,使之在气体状态下发生一定的物理变化或者化学变化,从气态前驱体中沉积而析出结晶态颗粒或者纳米超细粉的方法。

  气相合成法最大的优点是可以制得超细、无硬团聚的粉体,颗粒大小可以通过控制浓度和温度梯度来实现。一般可以制得粒径为4~150nm的微分。该方法包括以下几种:物理气相沉积法,化学气相沉积法,激光诱导化学气相沉积,化学气相合成法。

  (3)液相合成法

  液相合成法也称湿化学法或者溶液法,它无须苛刻的物理条件,可精确控制产物组成含量,实现分子、原子尺度水平上的混合,制得粒度分布窄、形貌规整的粉体。该方法包括沉淀法,溶胶—凝胶法,它的基本原理是:将金属醇盐或无机盐经水解,然后使溶质聚合凝胶化,再经凝胶干燥、煅烧,最后得到纳米微粒。

  溶胶-凝胶法的优点是:(1)化学均匀性好。由于溶胶—凝胶过程中,溶胶由溶液制得,故胶粒内及胶粒间化学成分完全一致。(2)纯度高。粉体制备过程中无须机械混合。(3)颗粒细。缺点是原料价格高,有机溶剂的毒性以及在高温下作热处理是会使颗粒快速团聚等。水热法,其中水热沉淀是采用ZrOCl2和尿素混合水溶液为反应前驱物,经水热反应得到了立方相和单斜相ZrO晶粒混合粉体,晶粒细度约10nm。

  2、氧化锆制品—工艺氧化

  锆制品生产工艺包括:原料预处理、制粉、成型、烧结等工序。(1)原料预处理。氧化锆原料必须进行稳定化预处理,通常采用的方法为固相合成法,即将氧化锆原料加入一定比例的稳定剂(如CaO、MgO、Y2O3等),在球磨机中湿磨到小于2um的细粉,经干燥、打粉,制成团块,在1700℃下煅烧,使之形成稳定型或半稳定型氧化锆。预处理的方法还有常温或高温水解法、金属有机化合物水解法、喷雾热分解法和溶胶、凝胶法等。(2)制粉。将稳定化处理后的原料破碎、细磨至90%以上颗粒小于5um,其中60%~70%小于2um。(3)成型。成型方法可采用泥浆浇注法、机压法、热压注法或等静压法。(4)烧结。干燥后的坯体可在中性或氧化气氛下烧结,烧结温度一般为1800~1950℃。

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