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        電熔氧化鋯在陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用


        來源:中國粉體網(wǎng)   空青

        [導(dǎo)讀]  電熔氧化鋯屬于新興無機(jī)非金屬材料,具有高熔點(diǎn)、高硬度、高強(qiáng)度、高韌性、高耐磨性及耐腐蝕性等特點(diǎn),主要應(yīng)用于耐火耐磨材料、陶瓷色釉料、核級鋯材和先進(jìn)陶瓷等領(lǐng)域。

        中國粉體網(wǎng)訊  電熔氧化鋯屬于新興無機(jī)非金屬材料,具有高熔點(diǎn)、高硬度、高強(qiáng)度、高韌性、高耐磨性及耐腐蝕性等特點(diǎn),主要應(yīng)用于耐火耐磨材料、陶瓷色釉料、核級鋯材和先進(jìn)陶瓷等領(lǐng)域。


        氧化鋯按制作工藝的不同,分為化學(xué)法氧化鋯和電熔法氧化鋯兩種。而電熔法是目前氧化鋯的主要生產(chǎn)工藝之一,由于成本優(yōu)勢和產(chǎn)品質(zhì)量的逐步提升,其用量逐年上升。


        電熔氧化鋯的生產(chǎn)工藝


        電熔氧化鋯的生產(chǎn)過程是脫硅過程和穩(wěn)定化過程的集合,以鋯英石為原料,以石墨為還原劑,加入少量的催化劑或者穩(wěn)定劑,在電弧爐的高溫作用下根據(jù)ZrO2、SiO2的熔點(diǎn)差異,使鋯英砂分解還原并除去硅、鈦、鐵、鋁等雜質(zhì)元素,最后生成氧化鋯和硅微粉,氧化鋯經(jīng)壓縮空氣噴吹成球狀,再經(jīng)過后期粉碎工藝加工處理,分級包裝后入庫。



        來源:凱盛科技


        電熔法制備的一般是單斜氧化鋯或全穩(wěn)定氧化鋯,若要得到部分穩(wěn)定氧化鋯還要對電熔氧化鋯產(chǎn)品進(jìn)行熱處理。



        單斜電熔氧化鋯的晶型為單斜型,半穩(wěn)定型氧化鋯晶型為單斜、四方和立方3種晶型混合存在。


        半穩(wěn)定型氧化鋯分為釔穩(wěn)定鋯、鈣穩(wěn)定鋯、鎂穩(wěn)定鋯、鋁穩(wěn)定鋯、復(fù)合穩(wěn)定鋯等,廣泛應(yīng)用于鋼鐵、玻璃、陶瓷、有色金屬、電子、航空航天等行業(yè)。用于制作定徑水口、連鑄三大件、噴嘴、陶瓷過濾網(wǎng)、坩堝、高溫窯具、爐襯耐火材料、電子承燒板等。


        電熔氧化鋯的晶粒粗,惰性大,燒成收縮小,不易燒結(jié)(燒結(jié)溫度高于1800℃),與燒結(jié)法生產(chǎn)的穩(wěn)定鋯相比,電熔法生產(chǎn)的穩(wěn)定鋯有致密程度大,熱穩(wěn)定性好,不易脫溶等特點(diǎn)。此外,由于電熔鋯是干法生產(chǎn),其粒度都是機(jī)械加工的,所以與濕法生產(chǎn)的化學(xué)鋯相比,不能人工控制晶粒尺寸,也不能生產(chǎn)納米級粉體。


        高純電熔氧化鋯,來源:凱盛科技


        電熔氧化鋯的應(yīng)用


        1、陶瓷色釉料


        在陶瓷工業(yè)中,衛(wèi)生陶瓷、餐具、墻地磚生產(chǎn)都需要色釉料來裝飾,這些釉料可耐高溫煅燒加工,而氧化鋯主要用來制備鐠黃、釩藍(lán)以及鋯鐵紅等顏料。



        在陶瓷色料鋯鐵紅和釩鋯黃的生產(chǎn)中,化學(xué)鋯生產(chǎn)出來的產(chǎn)品比電熔鋯發(fā)色明顯鮮艷很多,且高溫穩(wěn)定性能好,處于對成本的考慮,部分廠家通常都是兩種氧化鋯搭配起來使用。對于釩鋯黃產(chǎn)品,由于其是通過釩粘附在鋯晶體的六角形邊緣上,而不是包裹類型的結(jié)構(gòu),提高氧化鋯的表面活性是提高釩鋯黃產(chǎn)品性能的唯一途徑,因此表面活性好的化學(xué)氧化鋯非常適合釩鋯黃的生產(chǎn)。


        而隨著電熔氧化鋯工藝的進(jìn)步,出現(xiàn)了電熔氧化鋯逐漸取代化學(xué)氧化鋯的趨勢,比如,釩鋯藍(lán)、鋯鐠黃主要使用電熔鋯來制取。但是化學(xué)鋯在鋯基顏料上仍然是不可替代的,比如,其在仿古磚釉料的發(fā)色性能明好于電熔鋯產(chǎn)品,高溫穩(wěn)定性非常好,黃度值至少比電熔鋯產(chǎn)品高10%以上。


        2、先進(jìn)陶瓷領(lǐng)域


        ●制備鈰鋯復(fù)合氧化物,用于汽車尾氣凈化催化劑。鈰鋯復(fù)合氧化物具有較高的儲氧能力,在汽車尾氣催化劑中起到調(diào)節(jié)空燃比的重要作用。


        ●用于電子陶瓷元器件的燒成用承燒板,具有耐高溫、強(qiáng)度高、熱震穩(wěn)定性好、高溫化學(xué)穩(wěn)定好、使用壽命長等特點(diǎn),與承燒陶瓷元件不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和粘連,保證電子陶瓷產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性和一致性,提高燒成產(chǎn)品的合格率。穩(wěn)定氧化鋯還用于氧傳感器和燃料電池隔板,因?yàn)樗哂歇?dú)特的、使氧離子于高溫條件下自由在晶體結(jié)構(gòu)中移動的能力。這種高度的離子傳導(dǎo)力(以及低變的電子傳導(dǎo)力)使它成為最有用的電氣陶瓷材料之一。


        ●鋯基汽車剎車片:隨著國內(nèi)家用車普及率越來越高,該領(lǐng)域需求仍有很大的上升空間。三祥新材電熔氧化鋯在鋯基剎車片應(yīng)用已深耕多年,已獲得大量優(yōu)質(zhì)客戶訂單,銷售量逐年增大。


        陶瓷基剎車片

        來源:徐子勤等《陶瓷基剎車片的研制及應(yīng)用》


        3、研磨材料


        電熔鋯加入氧化釔壓制成型在高溫下燒結(jié),提高整體強(qiáng)度和密度,制成研磨材料,具有優(yōu)異的硬度、極好的韌性、耐沖擊性能,主要用于高硬度物料的超細(xì)研磨及分散,包括電子陶瓷、磁性材料、氧化鋁、氧化硅、硅酸鋯、鈦白粉、醫(yī)藥食品、顏料、染料、油墨、特種化工等行業(yè)。此外,氧化鋯與氧化鋁混合熔煉制成鋯剛玉粗研磨顆粒料用其生產(chǎn)的鋯剛玉磨料及模具,可用于打磨鋼鐵和金屬合金,其磨削效率較普通磨具可提高2~6倍。


        4、其他領(lǐng)域的應(yīng)用


        ●耐火材料


        電熔氧化鋯有兩個主要的耐火市場。一個是鋼鐵行業(yè)中的鑄鋼耐火材料,特別是生產(chǎn)等靜壓成形產(chǎn)品;另一個是特種玻璃行業(yè)用電熔燒注法生產(chǎn)的(氧化鋁-氧化鋯-氧化硅AZS)耐火材料。


        ●熔模鑄造


        熔模鑄造是電熔氧化鋯另一個主要的專用市場。如航空航天發(fā)動機(jī)、渦輪發(fā)動槳片和高爾夫球棒等特制品的鑄造,一般采用氧化鋯作為模型涂層。鋯英石因其能夠與熱金屬合金形成實(shí)際接觸,從而保護(hù)模具不受熱震動影響,而在熔模鑄造中得以應(yīng)用。


        電熔氧化鋯市場現(xiàn)狀


        近幾年,電熔鋯在陶瓷磨介、陶瓷刀具等陶瓷結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域的應(yīng)用不斷取得突破,在剎車片、涂層、氧化鋯復(fù)合材料等方面的應(yīng)用研究也不斷取得進(jìn)展,應(yīng)用領(lǐng)域有望進(jìn)一步拓寬。


        我國對電熔氧化鋯材料的規(guī)模化生產(chǎn)時間較晚,直到20世紀(jì)80年代才進(jìn)入規(guī);a(chǎn)。首先由鄭州振中電熔鋯業(yè)有限公司研制成功,90年代進(jìn)行了規(guī)模生產(chǎn)。同時澳大利亞ASTRON在中國營口建立阿斯創(chuàng)有限公司生產(chǎn)電熔氧化鋯,促進(jìn)了國內(nèi)電熔氧化鋯行業(yè)的蓬勃發(fā)展。


        目前主要生產(chǎn)的企業(yè)包括福建三祥、英格瓷阿斯創(chuàng)、鄭州振中、蚌埠中恒、焦作科力達(dá)、國瓷材料、東方鋯業(yè)等,其中蚌埠中恒與福建三祥的市場份額約占全國產(chǎn)能的50%,是毫無疑問的市場龍頭企業(yè)。


        蚌埠中恒


        蚌埠中恒是凱盛科技的全資子公司,其采用擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的“超細(xì)高純電熔氧化鋯規(guī);苽涔に嚒,生產(chǎn)出純度達(dá)99.4%以上的電熔氧化鋯產(chǎn)品,高純超細(xì)電熔氧化鋯已被評為制造業(yè)單項(xiàng)冠軍產(chǎn)品。


        三祥新材


        三祥新材電熔氧化鋯業(yè)務(wù)規(guī)模位居國內(nèi)行業(yè)前列,擁有普通電熔氧化鋯、高純電熔氧化鋯、穩(wěn)定電熔氧化鋯、特種電熔氧化鋯等產(chǎn)品。2011年就已成功開發(fā)出特種電熔氧化鋯的生產(chǎn)技術(shù),可替代化學(xué)氧化鋯用于制造高溫鐠黃、鋯鐵紅等陶瓷釉用色料;2022年5月透露,電熔氧化鋯在鋯基剎車片應(yīng)用已深耕多年,已獲得大量優(yōu)質(zhì)客戶訂單,銷售量逐年增大。


        鄭州振中


        鄭州振中電熔新材料有限公司開發(fā)研制的電熔氧化鋯等產(chǎn)品,主要用于玻璃行業(yè)、鋼鐵行業(yè)熔爐,代替了鎂鉻磚等壽命短、污染重的產(chǎn)品,填補(bǔ)了國內(nèi)空白。


        參考來源:

        秦威等:淺談電熔氧化鋯在陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用.佛山陶瓷

        田豐:電熔氧化鋯粉體的制備與性能研究

        楊家富:高性能鈰鋯復(fù)合氧化物的制備及工業(yè)化生產(chǎn)

        雪球:電熔氧化鋯行業(yè)現(xiàn)狀與競爭格局,5G設(shè)備普及加速行業(yè)需求放量

        企業(yè)官網(wǎng)、企業(yè)公眾號、中國粉體網(wǎng)


        (中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青)

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        作者:空青

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