1.氧化鋯耐火材料
氧化鋯自20世紀20年代初開始應用於耐火材料領域,至今仍在耐火材料領域占有壹席之地。
氧化鋯坩堝
如上所述,氧化鋯的熔點高達2700℃,即使加熱到1900℃以上,也不會與熔融的鋁、鐵、鎳、鉑等金屬、矽酸鹽和酸性渣發生反應,所以用氧化鋯制成的坩堝可以成功地熔化鉑、鈀、釕、銫等鉑族貴金屬及其合金,也可以用來熔化鉀、鈉、應時玻璃、氧化物和鹽類。
氧化鋯耐火纖維
氧化鋯纖維是唯壹能在1600℃以上超高溫環境中長期使用的陶瓷纖維耐火材料。比氧化鋁纖維、莫來石纖維、矽酸鋁纖維具有更高的使用溫度和更好的隔熱性能,高溫化學性能穩定、耐腐蝕、抗氧化、不揮發、無汙染。這些優異的特性決定了氧化鋯纖維是壹種高檔耐火纖維。南京理工大學攻關的氧化鋯纖維技術已經實現了相對成熟的制備工藝。
氧化鋯窯材料
氧化鋯作為壹種耐火材料,主要用於大型玻璃池窯的關鍵部位。早期使用的氧化鋯耐火材料中氧化鋯的含量僅為33%~35%。日本旭硝子公司研制成功含94%~95%氧化鋯的氧化鋯耐火材料,並用於玻璃窯爐的頂部和關鍵部位,大大延長了玻璃窯爐的壽命。
通過熔融吹制氧化鋯得到不同大小的氧化鋯空心球,制備各種高檔隔熱磚,避免了陶瓷纖維老化後的粉塵汙染問題。主要生產廠家有中國鋼鐵研究技術集團有限公司(原鋼鐵研究總院)等。
2.氧化鋯結構陶瓷
1975年,澳大利亞R.G.Garvie以氧化鈣為穩定劑制備了部分穩定氧化鋯,首次利用氧化鋯的馬氏體相變增韌效應來提高韌性和強度,大大拓展了氧化鋯在結構陶瓷領域的應用。
氧化鋯增韌陶瓷實際上是通過添加不同的穩定劑來部分穩定氧化鋯。ZrO _ 2增韌陶瓷確定的晶體結構是以四方相(亞穩相)為主體,立方相和單斜相並存的多晶結構。它具有高韌性、高抗彎強度、高硬度和耐磨性的特點,也顯示了廣泛的應用。在機械、電子、石油、化工、航空航天、紡織、精密測量儀器、精密機床、生物工程和醫療器械等領域有著廣泛的應用前景。
部分穩定氧化鋯導熱系數低,強韌性好,彈性模量低,抗熱震性高,工作溫度高(1100℃),因此用於制造柴油機零件和內燃機零件。它體積小,重量輕,熱效率高,是壹種有效的節能發動機。氧化鋯增韌陶瓷在內燃機上的應用是成功的。美國絕熱發動機計劃的目標是取消水冷系統,絕熱燃燒室,利用排出的熱能,提高熱效率,減輕發動機重量。在絕熱內燃機中,韌性氧化鋯也可用作氣缸套、活塞頂、氣門導管、進氣門座和排氣門座、軸承、挺桿、凸輪、凸輪從動件和活塞環。陶瓷絕熱內燃機的熱效率已達到48%(普通內燃機為30%)。陶瓷絕熱內燃機省去了散熱器、水泵、冷卻管等360個零件,質量減輕了191 \3199;。鋼化陶瓷被用作旋轉氣缸發動機的轉子。日本、美國、德國和其他技術發達國家使用韌性氧化鋯制造發動機。同時也用於制造計算機驅動部件、密封件、航空發動機冷卻葉片等。
部分穩定氧化鋯具有較高的硬度和耐磨性,因此氧化鋯在研磨介質和磨料領域有著廣泛的應用,如球磨球、球磨機的內襯和耐磨件、拉絲模等。在中國,韌性陶瓷在研磨領域占壹半以上,氧化鋯球占絕對優勢。
氧化鋯無磁性、不導電、不生銹、耐磨,因此廣泛應用於生物醫學儀器和工具領域,如醫用手術刀、膠帶剪刀等帶有磁性物質的產品,制作人工骨、人工關節、人工牙齒等。最近,部分穩定的ZrO2 _ 2已被用於用粉末冶金法制備防磁表殼、耐腐蝕手表和其他儀器。用於制作菜刀、剪刀、螺絲刀、錘子、鋸子、斧子等。,更適合切生食和熟食。最近,日本開發了壹種由氧化鈰氧化鋯增韌的陶瓷工具。用氧化鈰代替金屬陶瓷作為穩定劑。斷裂韌性是金屬的3倍,切削能力提高1.5倍。Ceo _ 2-ZrO _ 2可以在很寬的範圍內形成四方氧化鋯固溶體相區。加成摩爾分數是15 ~ 20?O2可以將四方氧化鋯的相變溫度降低到25℃以下。在軍事上用於制造防彈裝甲等。鋼鐵生產工業中使用的陶瓷托輥和導輥表面磨損很小。
結構陶瓷作為氧化鋯的壹個新的應用領域,越來越受到人們的關註。目前,我國70%的企業是由氧化鋯-氧化鋁陶瓷行業轉型而來。部分穩定氧化鋯在中國市場的應用正處於發展的初級階段。主要有:光纖連接器及套管、氧化鋯研磨介質、刀具、紡織煙草機械承重板等。其中,研磨介質占了壹半以上。市場總量為300 ~ 400噸/年,其中用於光纖連接器套圈、套管和跳線的氧化鋯為80 ~ 100噸/年。長期以來,我國部分穩定氧化鋯的生產技術不完善,產品質量不高,粉體性能不好。再加上下壹個客戶的處理技術失敗了,所以所有用戶只是嘗試了壹下,並不能正常使用。所以這個產品的原粉大部分被日本產品占據,尤其是壹些高端產業,比如光纖連接器,先進結構陶瓷,幾乎都是日本制造。
光纖連接器和光纖跳線:
陶瓷制成的光纖連接器和光纖跳線是光纖網絡中應用最廣泛、要求最高的光無源器件。單模多模可移動光纖連接器的核心部分,其中的主要部件——氧化鋯陶瓷套管(即連接器精密針),由氧化釔Y2O3穩定的四方氧化鋯粉末制成。它的主要用途是:
氧化鋯陶瓷軸承
氧化鋯全陶瓷軸承具有磁電絕緣電阻、耐磨、耐腐蝕、無油自潤滑、耐高溫、耐寒等特點,可用於極其惡劣的環境和特殊的工作條件。
目前,氧化鋯陶瓷軸承已被微型冷卻風扇采用,其產品壽命和噪聲穩定性優於傳統的滾珠和滑動軸承系統。富士康率先在電腦散熱風扇中采用氧化鋯陶瓷軸承。
氧化鋯陶瓷閥
目前我國各行業普遍使用的閥門是金屬閥門,金屬閥門的使用已有100多年的歷史。雖然在此期間材料和結構發生了變化,但由於金屬材料的限制,金屬的腐蝕損傷對閥門耐磨的持續時間、可靠性和使用壽命有相當大的影響,機械和腐蝕因素大大增加了接觸面的總磨損。在閥的操作過程中,由於同時的機械作用以及金屬和環境之間的化學或電化學相互作用,摩擦表面被磨損和破壞。對於閥門來說,管道的工作環境是復雜的。石油、天然氣和油藏水中硫化氫、二氧化碳和壹些有機酸的出現,增加了其表面的破壞力,從而迅速喪失工作能力。
氧化鋯陶瓷閥門具有優異的耐磨性、耐腐蝕性和高溫抗熱震性,可以勝任這壹領域的工作。
氧化鋯磨料
氧化鋯磨球具有硬度高、磨損率低、使用壽命長的優點,可大大減少研磨原料的汙染,保證產品質量。同時,氧化鋯材料作為研磨介質時密度高,沖擊能量強,可以大大提高研磨分散效率,有效縮短研磨時間。
良好的化學穩定性決定了它的耐腐蝕性,在酸性和堿性介質中都可以使用。
中國建築材料科學研究院研制的氧化鋯陶瓷磨球磨損率僅為0.04/24h,廣泛用作球磨機、振動磨、行星磨、攪拌磨的研磨介質。
3.氧化鋯功能陶瓷
圓珠筆用氧化鋯陶瓷球
中國是制筆大國,全球每5支筆中就有4支來自中國,形成了近800億元/年的市場。壹般來說,圓珠筆用的球以不銹鋼和碳化鎢為主,但這類球在書寫過程中經常會出現斷、掉、死、蘸的情況。目前,圓珠筆用氧化鋯由河北永大新材料有限公司和清華大學新陶瓷與新技術國家重點實驗室聯合研制。
氧化鋯陶瓷工具
氧化鋯陶瓷刀具具有強度高、耐磨、不氧化、不生銹、耐酸堿、防靜電、不與食物發生反應等特點。同時是世界上理想的高科技綠色刀具。目前,市場上的主要產品有:氧化鋯陶瓷餐刀、剪刀、剃須刀、解剖刀等。,近年來在歐洲、美國、日本和韓國流行起來。
氧化鋯高溫加熱材料
氧化鋯在室溫下是絕緣材料,電阻率高達1015ω·cm。溫度上升到600℃時能導電,但在1000℃以上時是良導體。可作為1800℃的高溫發熱元件,最高工作溫度可達2400℃。目前已在2000年成功使用。
氧化鋯生物陶瓷材料
氧化鋯烤瓷牙是烤瓷牙家族中的貴族,其質量直接影響患者的健康。由於烤瓷牙的內冠由不同的金屬材料制成,金屬內冠容易與口腔唾液發生氧化反應。氧化鋯烤瓷牙由於沒有金屬內冠,牙齒透明度好,光澤度極佳,有效避免了牙齒過敏、牙齦黑線等問題。,並具有足夠的顏色掩蔽能力。可以完美滿足重度四環素牙患者的美容需求,氧化鋯的強度和韌性彌補了普通烤瓷牙的不足,生物相容性好,對口腔黏膜無刺激,易清洗。是目前國內外質量最高的烤瓷牙。
氧化鋯塗層材料
由高性能Y2O3和其他穩定劑穩定的氧化鋯熱障陶瓷塗層材料主要用於高性能渦輪航空發動機。
氧化鋯通信材料
近年來,隨著信息、通信等新興產業的發展,其產品日益向高精度、小型化方向發展。增韌氧化鋯陶瓷以其優異的力學性能、耐腐蝕性能和高絕緣性能在這壹領域具有競爭力。目前氧化鋯陶瓷插針和氧化鋯陶瓷套管已經出來了。氧化鋯插針體是陶瓷PC光纖活動連接器的關鍵部件。
氧化鋯氧傳感器
在汽車工業中,氧傳感器對於使用三元催化轉換器來減少排放汙染的發動機是必不可少的。目前使用的氧傳感器有氧化鈦型和氧化鋯型兩種,其中氧化鋯型是應用最廣泛的氧傳感器。
早在70年代中期,日本的汽車生產技術就已經完備,但卻很難進入美國市場。但美國制定了限制汽車尾氣汙染的新政策,給日本帶來了機遇。日本科學家將氧化鋯制成多孔氧傳感器,安裝在發動機中,自動檢測氧氣與燃燒氣體的比例,自動控制輸入氣體與排出氣體的比例,從而大大減少汽車排放的有害氣體,使日系車壹舉打入美國市場。
4.氧化鋯裝飾材料
傳統裝飾陶瓷是用普通矽酸鹽體系材料制成的,如花瓶、陶瓷畫板、陶瓷墻、室內外裝飾用瓷磚等。氧化鋯裝飾材料開創了人類美化自己的新領域。目前主要用於簡單的配件和兼具應用功能的配件。
氧化鋯寶石材料
氧化鋯寶石材料分為天然立方氧化鋯和合成立方氧化鋯。
天然立方氧化鋯在自然狀態下極難找到,這就決定了它具有寶石材料稀有的特點。自然形成的立方氧化鋯顏色非常豐富,大塊優質天然鋯石的價格絕不低於同顆鉆石,是非常稀有珍貴的天然寶石。
人造立方氧化鋯具有良好的光學性能,是壹種廉價而美麗的鉆石替代品。
氧化鋯陶瓷首飾
目前,氧化鋯陶瓷首飾主要有以下幾種:
(1)鑲氧化鋯的銀飾這裏的氧化鋯種類繁多,有氧化鋯石、工業氧化鋯、高純氧化鋯、穩定氧化鋯、超細氧化鋯、鋯英砂、鋯英石粉等。鑲嵌立方氧化鋯的鍍銀銠首飾尤其受到歐洲顧客的青睞。
(2)純氧化鋯配件是目前裝飾陶瓷市場上悄然興起的壹類產品。國內陶瓷生產企業在研發和銷售該類產品的過程中,壹直走在同行業前列,政府也對該行業高度重視。2006年,北京市科技型中小企業技術創新基金資助項目中開發出彩色氧化鋯結構陶瓷,市場上有近300種新型陶瓷配件。它包括各種新的風格和鮮艷的顏色,這些產品在歐洲,美國,日本,中國和香港有很好的市場,特別是在歐洲。
(3)兼具應用功能的配件,典型產品為陶瓷表殼、表圈、表帶等產品,國際知名品牌如香奈兒/香奈兒、RADO/雷達等都有陶瓷款式,且價格昂貴。
5.氧化鋯的其他應用
用氧化鋯形成多相材料
與其他材料復合形成的復合材料,如氧化鋯、氧化鋁、莫來石等材料,獲得了比單相材料性能更好的新材料。
普通陶瓷添加劑
陶瓷色釉的應用:氧化鋯是黃綠色顏料的良好助劑。如果想獲得壹種性能更好的釩鋯黃顏料,必須選擇純氧化鋯。另外,在釉料的制作中,純氧化鋯可以提高釉料的高溫粘度,擴大高溫粘度變化的溫度範圍,具有良好的熱穩定性。當其含量為2%~3%時,能提高釉面的抗裂性,由於其化學惰性大,能改善釉面。
鉻酸鹽原料的制備
鋯酸鋯是由二氧化鋯與壹些金屬氧化物或金屬碳酸鹽反應制得,這些金屬氧化物或金屬碳酸鹽都是大分子結構,具有各種電性能,用於高溫、電子元器件等領域。