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氧化锆耐火材料制品的工艺及原料特性

发布者:耐火砖厂 发布时间:2018-06-15 15:31:56

  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。

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