1、2021/8/21 氧化鋯陶瓷制備及其應用 2021/8/221.氧化鋯的應用ZrO2主要用途 1. ZrO2結構陶瓷 由于TZP陶瓷具有高韌性、抗彎強度和耐磨性，優異的隔熱性能，熱膨脹系數接近于金屬等優點。因此TZP陶瓷被廣泛應用于結構陶瓷領域。 1.1 Y-TZP磨球 與傳統的磨球相比，Y-TZP陶瓷磨球（圖1.1）具有高密度、高硬度、高韌性等特點，使其具有傳統磨球所無法比擬的研磨效率。高耐磨損的Y-TZP陶瓷磨球（圖1.2）可以防止物料污染，防止因化學腐蝕而影響磨機使用壽命。在電子陶瓷原料研磨低污染的要求下，目前會導致鐵金屬污染的鋼珠研磨已不適合，而粉體由機械研磨所造成的污染90%來自研

2、磨球，5%來自研磨轉子，另外5%來自研磨桶璧內襯，因此磨球的耐磨性便顯的十分重要。另外TZP陶瓷磨球還具有使用壽命長、綜合成本低等優點，因此特別適用于重要場合的物料研磨。 2021/8/23圖1.1 TZP陶瓷磨球 2021/8/24圖 1.2 各類材質磨球耐磨性能比較圖2021/8/25 TZP陶瓷材料作為室溫耐磨零器件，還廣泛應用于：光纖插針（圖 1.3） 在結構陶TZP 、光纖套筒（圖1.4）、拉絲模和切割工具、耐磨刀具、表殼及表帶、高爾夫球的輕型擊球棒等。 2021/8/26圖1.4 各種類型的陶瓷光纖插針 圖1.5 陶瓷光纖套筒 2021/8/27ZrO2功能陶瓷 2.1 氧傳感器

3、傳感器主要用于工業生產、監控、品質檢驗，用來提高設備的自動化程度，提高產品的性能，目前氧化鋯氧傳感器（圖2.1）已大量應用于鋼鐵制造過程中，用來測量溶融鋼水及加熱爐所排放氣體的含氧量，從而了解鋼鐵制造過程中鋼鐵的品質是否達到標準。 2021/8/28圖2.1 氧化鋯氧傳感器 2021/8/29 此外還有固體氧化物燃料電池、高溫發熱體、壓電材料、保健紡織材料、 多晶氧化鋯寶石、 催化劑載體等多方面的應用。2021/8/2103. ZrO2超細粉體的制備技術 鋯英石的主要成分是ZrSiO4，一般均采用各種火法冶金與濕化學法相結合的工藝，即先采用火法冶金工藝將ZrSiO4破壞，然后用濕化學法將鋯浸出

4、，其中間產物一般為氯氧化鋯或氫氧化鋯，中間產物再經煅燒可制得不同規格、用途的ZrO2產品，目前國內外采用的加工工藝主要有堿熔法、石灰燒結法、直接氯化法、等離子體法、電熔法和氟硅酸鈉法等。 2021/8/211 化學共沉淀法和以共沉淀為基礎的沉淀乳化法、微乳液沉淀反應法的主要工藝路線是：以適當的堿液如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、尿素等作沉淀劑(控制pH89)，從ZrOCl28H2O或Zr(NO3)4、Y(NO3)3（作為穩定劑）等鹽溶液中沉淀析出含水氧化鋯Zr(OH)4 (氫氧化鋯凝膠)和Y(OH)3 (氫氧化釔凝膠)，再經過過濾、洗滌、干燥、煅燒(600900)等工序制得釔穩定的氧化鋯粉體。工藝

5、流程圖如圖3.1所示： 2021/8/212 沉淀劑 100-120 700-900 鋯鹽溶液中和沉淀過濾洗滌干燥煅燒ZrO2粉體 圖3.1 中和沉淀法工藝流程圖 2021/8/213 此法由于設備工藝簡單，生產成本低廉，且易于獲得純度較高的納米級超細粉體，因而被廣泛采用。目前國內大部分氧化鋯生產企業，如九江泛美亞、深圳南玻、上海友特、廣東宇田等，采用的都是這種方法。但是共沉淀法的主要缺點是沒有解決超細粉體的硬團聚問題，粉體的分散性差，燒結活性低。 2021/8/214 解決方案： （1）改變沉淀時的溫度，使氧化鋯的溶解度下降，這樣可以降低原料的濃度，從而使含水氧化鋯和氫氧化釔的析出速率，從而防止凝膠過大，形成團聚。 （2）沉淀過程改為向高鹽溶液中通氨氣而不是加入堿性溶液，這樣通過控制氨氣通入的速度控制含水氧化鋯和氫氧化釔的析出，同時配合攪拌溶液使凝膠析出均勻。2021/8/215 （3）在煅燒之前進行粉碎，為了減少工序，可以在干燥的同時進行粉碎或者在煅燒過程中進行粉碎，通過這樣的方法防止團聚。 （4）由于煅燒升溫過程當完成了從非晶態轉變為晶態的成核過程以后便開始了晶粒長大階段,并且晶粒中成晶結構單元的擴散速度隨溫度升高而增大,相互靠近的顆粒容易形成團聚。 所