氧化鋯制品用原料為什么要進行穩(wěn)定化?如何穩(wěn)定化?

　　氧化鋯耐火材料制品用ZrO2原料可由鋯英石精礦(或工業(yè)氧化鋯)經(jīng)化學處理制成。ZrO2有兩種變體，在1000℃以下是單斜晶系ZrO2(密度為5.68g/cm3)，在1000℃時生成較致密的四方晶系ZrO2(密度為6.10g/cm3)。單斜與四方之間的轉(zhuǎn)變是可逆的快速轉(zhuǎn)變，見圖8-2。在冷卻過程中，這個轉(zhuǎn)化伴生7%體積膨脹，易使制品產(chǎn)生開裂。所以，要對ZrO2進行穩(wěn)定化，制成穩(wěn)定氧化鋯。

　　氧化鋯耐火材料制品用ZrO2原料

　　穩(wěn)定化過程為：一般用含ZrO2大于96%的氧化鋯原料與穩(wěn)定劑一起在瓷球磨筒內(nèi)研磨混合8?24h，然后加少量結(jié)合劑，于60?100MPa壓力下壓成坯塊。壓塊是為了使粉料顆粒緊密接觸，促進固相反應，有利于均勻穩(wěn)定。根據(jù)具體工藝要求，坯塊在1450?1800℃保溫4?6h進行穩(wěn)定化。后破碎成不同粒度的粉料，即得穩(wěn)定氧化鋯。在1800℃下穩(wěn)定的料不易細磨，多作為模壓成型中的骨料或等離子噴涂用顆粒料。

　　穩(wěn)定化過程中用的穩(wěn)定劑是結(jié)構(gòu)與ZrO2結(jié)構(gòu)接近的CaO、MgO、Y2O3、Nb2O3、CeO2等氧化物。上述陽離子半徑與Zr4+離子半徑之差不大于7%。能與ZrO2形成立方晶系固溶體而使ZrO2穩(wěn)定下來。以CaO有效，加入量3?8%，MgO次之(注意用MgO穩(wěn)定氧化鋯時不能在900?1400s之間長時間加熱，否則失效)。廣泛采用的穩(wěn)定劑有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。

　　澆注法制造氧化鋯制品時，顆粒組成對于制品澆注、燒結(jié)性能的影響

　　從泥漿能否澆注的觀點而言，泥漿中臨界顆粒在18/μm以下時，小于1μm的細顆粒須不少于20%，才能進行澆注。研磨80h的泥漿澆注性能好，再增加研磨時間，泥漿過細會使粘度升高，縮小大解膠范圍，不易充分解膠。澆注粗粒泥漿時，所用石膏模的吸漿性能應弱些，以減少出現(xiàn)“層紋”趨向。泥漿的濃度以70%、80%為好。

　　對于燒結(jié)起決定性作用的是臨界顆粒的大小及小于1μm細顆粒的含量。泥漿研磨時間達80h，臨界顆粒不大于5μm，小于1μm的細顆粒不少于35%，在1800℃保溫2h，就可良好燒結(jié)。顆粒愈粗，燒成收縮愈小，燒結(jié)愈困難，甚至不能燒結(jié)。

　　氧化鋯的特性和用途

　　氧化鋯熔點為2677℃，導熱率非常低，是非常優(yōu)異的高溫爐窯結(jié)構(gòu)材料。氧化鋯莫氏硬度為6.5，密度為6.10g/cm3(四方)，高溫結(jié)構(gòu)強度大，化學穩(wěn)定性良好，高溫蒸汽壓和分解壓均較低，導熱率小。ZrO2坩堝的高使用溫度可達250℃，可熔煉鉑、鈀、釕、銫等鉑族貴金屬及其合金，也可用來熔煉鉀、鈉、石英玻璃及氧化物和鹽類等。ZrO2還可作熱電偶保護管，高溫爐的發(fā)熱元件，原子反應堆的反射材料等。