氧化锆陶瓷应用及制备技术

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• 解决方案：
• （1）改变沉淀时的温度，使氧化锆的溶解 度下降，这样可以降低原料的浓度，从而 使含水氧化锆和氢氧化钇的析出速率，从 而防止凝胶过大，形成团聚。
• （2）沉淀过程改为向高盐溶液中通氨气而 不是加入碱性溶液，这样通过控制氨气通 入的速度控制含水氧化锆和氢氧化钇的析 出，同时配合搅拌溶液使凝胶析出均匀。
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END! THANKS!
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• （3）在煅烧之前进行粉碎，为了减少工序，可以 在干燥的同时进行粉碎或者在煅烧过程中进行粉 碎，通过这样的方法防止团聚。
• （4）由于煅烧升温过程当完成了从非晶态转变为 晶态的成核过程以后便开始了晶粒长大阶段,并且 晶粒中成晶结构单元的扩散速度随温度升高而增 大,相互靠近的颗粒容易形成团聚。 所以可以适当 降低煅烧温度，同时可以吹入保护性气体使颗粒 形成粉尘以减少颗粒形成团聚。
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图1.1 TZP陶瓷磨球
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图 1.2 各类材质磨球耐磨性能比较图
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• TZP陶瓷材料作为室温耐磨零器件，还广泛 应用于：光纤插针（图 1.3） 在结构陶TZP
• 、光纤套筒（图1.4）、拉丝模和切割工具、 耐磨刀具、表壳及表带、高尔夫球的轻型 击球棒等。
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图1.4 各种类型的陶瓷光纤插针
图1.5 陶瓷光纤套筒
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图2.1 氧化锆氧传感器
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• 此外还有固体氧化物燃料电池、高温发热 体、压电材料、保健纺织材料、 多晶氧化 锆宝石、 催化剂载体等多方面的应用。
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3. ZrO2超细粉体的制备技术
• 锆英石的主要成分是ZrSiO4，一般均采用 各种火法冶金与湿化学法相结合的工艺， 即先采用火法冶金工艺将ZrSiO4破坏，然 后用湿化学法将锆浸出，其中间产物一般 为氯氧化锆或氢氧化锆，中间产物再经煅 烧可制得不同规格、用途的ZrO2产品，目 前国内外采用的加工工艺主要有碱熔法、 石灰烧结法、直接氯化法、等离子体法、 电熔法和氟硅酸钠法等。
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• 化学共沉淀法和以共沉淀为基础的沉淀乳 化法、微乳液沉淀反应法的主要工艺路线 是：以适当的碱液如氢氧化钠、氢氧化钾、 氨水、尿素等作沉淀剂(控制pH≈8~9)，从 ZrOCl2·8H2O或Zr(NO3)4、Y(NO3)3（作 为稳定剂）等盐溶液中沉淀析出含水氧化 锆Zr(OH)4 (氢氧化锆凝胶)和Y(OH)3 (氢氧 化钇凝胶)，再经过过滤、洗涤、干燥、煅 烧(600~900℃)等工序制得钇稳定的氧化锆 粉体。工艺流程图如图3.1所示：
氧化锆陶瓷制备及其应用
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1.氧化锆的应用
ZrO2主要用途
Hale Waihona Puke Baidu
• 1. ZrO2结构陶瓷
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由于TZP陶瓷具有高韧性、抗弯强度和耐磨性，优异的隔热性能，
热膨胀系数接近于金属等优点。因此TZP陶瓷被广泛应用于结构陶瓷
领域。
• 1.1 Y-TZP磨球
• 与传统的磨球相比，Y-TZP陶瓷磨球（图1.1）具有高密度、高硬度、 高韧性等特点，使其具有传统磨球所无法比拟的研磨效率。高耐磨损 的Y-TZP陶瓷磨球（图1.2）可以防止物料污染，防止因化学腐蚀而影 响磨机使用寿命。在电子陶瓷原料研磨低污染的要求下，目前会导致 铁金属污染的钢珠研磨已不适合，而粉体由机械研磨所造成的污染 90%来自研磨球，5%来自研磨转子，另外5%来自研磨桶璧内衬，因 此磨球的耐磨性便显的十分重要。另外TZP陶瓷磨球还具有使用寿命 长、综合成本低等优点，因此特别适用于重要场合的物料研磨。
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沉淀剂
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100-120℃ 700-900℃
锆盐溶液→中和沉淀→过滤→洗涤→干燥→煅烧→ZrO2粉体
图3.1 中和沉淀法工艺流程图
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• 此法由于设备工艺简单，生产成本低廉， 且易于获得纯度较高的纳米级超细粉体， 因而被广泛采用。目前国内大部分氧化锆 生产企业，如九江泛美亚、深圳南玻、上 海友特、广东宇田等，采用的都是这种方 法。但是共沉淀法的主要缺点是没有解决 超细粉体的硬团聚问题，粉体的分散性差， 烧结活性低。