氧化锆陶瓷
氧化锆陶瓷
一、名称
二氧化锆陶瓷，ZrO2陶瓷，Zirconia Ceramic
二、种类及特点
纯ZrO2为白色，含杂质时呈黄色或灰色，一般含有HfO2，不易分离。世界上已探明的锆资源约为1900万吨，氧化锆通常是由锆矿石提纯制得。在常压下纯ZrO2共有三种晶态：单斜（Monoclinic）氧化锆（m-ZrO2）、四方（Tetragonal）氧化锆（t-ZrO2）和立方（Cubic）氧化锆（c-ZrO2），上述三种晶型存在于不同的温度范围，并可以相互转化：
温度 密度
单斜（Monoclinic）氧化锆（m-ZrO2） <950℃ 5.65g/cc
四方（Tetragonal）氧化锆（t-ZrO2） 1200-2370℃ 6.10g/cc
立方（Cubic）氧化锆（c-ZrO2） >2370℃ 6.27g/cc
上述三种晶态具有不同的理化特性，在实际应用为获得所需要的晶形和使用性能，通常加入不同类型的稳定剂制成不同类型的氧化锆陶瓷，如部分稳定氧化锆(partially stabilized zirconia，PSZ)，当稳定剂为CaO、 MgO、Y2O3时，分别表示为Ca-PSZ、 Mg-PSZ、 Y-PSZ等。由亚稳的t- ZrO2组成的四方氧化锆称之为四方氧化锆多晶体陶瓷(tetragonal zirconia polycrystal，TZP)。当加入的稳定剂是Y2O3 、CeO2，则分别表示为Y-TZP、Ce-TZP等。
三、氧化锆粉体的制备
氧化锆陶瓷的生产要求制备高纯、分散性能好、粒子超细、粒度分布窄的粉体，氧化锆超细粉末的制备方法很多，氧化锆的提纯主要有氯化和热分解法、碱金属氧化分解法、石灰熔融法、等离子弧法、沉淀法、胶体法、水解法、喷雾热解法等。粉体加工方法有共沉淀法、溶胶一凝胶法、蒸发法、超临界合成法、微乳液法、水热合成法网及气相沉积法等。
四、氧化锆陶瓷的成型
氧化锆陶瓷的成型有干压成型、等静压成型、注浆成型、热压铸成型、流延成型、注射成型、塑性挤压成型、胶态凝固成型等。
五、氧化铬陶瓷的烧结
氧化锆陶瓷可采用的烧结方法通常有: (1)无压烧结，(2)热压烧结和反应热压烧结，(3)热等静压烧结(HIP)，(4)微波烧结， (5)超高压烧结， (6)放电等离子体烧结(SPS)， (7)原位加压成型烧结等。
六、氧化锆陶瓷的应用
在结构陶瓷方面，由于氧化锆陶瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性，优异的隔热性能，热膨胀系数接近于钢等优点，因此被广泛应用于结构陶瓷领域。主要有:Y-TZP磨球、分散和研磨介质、喷嘴、球阀球座、氧化锆模具、微型风扇轴心、光纤插针、光纤套筒、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及其它室温耐磨零器件等。
在功能陶瓷方面，其优异的耐高温性能作为感应加热管、耐火材料、发热元件使用。氧化锆陶瓷具有敏感的电性能参数，主要应用于氧传感器、固体氧化物燃料电池(SolidO xideFu elCe ll,SO FC)和高温发热体等领域。Zr02具有较高的折射率(N-21^22)，在超细的氧化锆粉末中添加一定的着色元素(V205, Mo03, Fe203等)，可将它制成多彩的半透明多晶Zr02材料，像天然宝石一样闪烁着绚丽多彩的光芒，可制成各种装饰品。另外，氧化锆在热障涂层、催化剂载体、医疗、保健、耐火材料、纺织等领域正得到广泛应用。