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    氧化鋯耐火制品
    作者:admin  發布時間:2019-08-14 09:50  點擊率:
    二氧化鋯(ZrO2)可由鋯精礦(或工業氧化鋯)經過化學處理制得。

    二氧化鋯具有兩種變體,在1000℃以下是單斜晶系ZrO2(比重是5.68),在1000℃時生成較致密的四方晶系的ZrO2(比重是6.10)。

    單斜二氧化鋯與四方二氧化鋯之間的轉變是可逆的快速轉變,在冷卻過程中該轉化學伴生7%的體積膨脹,易使二氧化鋯耐火制品開裂。為防止這種轉變作用,必須加入穩定劑使二氧化鋯穩定下來。

    向氧化鋯中加入某些與二氧化鋯結構接近的(晶系相同,離子半徑相近)氧化物。如CaO、MgO、Y2O3、Nb2O3、CeO2等可以穩定二氧化鋯的作用,能和ZrO2形成立方晶系固溶體而使二氧化鋯穩定下來。通常認為,加入CaO和MgO作為穩定劑較好,而以CaO最有效,MgO次之。CaO的加入量通常為3%~8%或更多些,將混合物煅燒至1700℃,可使ZrO2穩定下來。

    ZrO2-CaO系立方固溶體,雖較為穩定,但在長時間加熱時亦會發生部分分解,而使ZrO2失去穩定作用。ZrO2-Y2O3固溶體與其他ZrO2固溶體相比,最主要優點是在1100~1400℃長期加熱不發生分解,但這類氧化物稀缺,價格昂貴,只能局限于某些特殊要求的地方使用。為此,人們研究了多種復合穩定劑,如ZrO2-MgO和ZrO2-CaO固溶體中加入1%~2%Y2O3即可顯著提高其抗熱震性。加入3%~5%Y2O3可以使固溶體完全不分解,而且具有很高的機械強度和較低的線膨脹系數。

    原料中的雜質含量對ZrO2的穩定劑按一定懂得配比,在橡膠襯里和金屬鋯球(或穩定燒結ZrO2制成的球)的球磨機中共同濕粉碎到小于2um。然后經分離、干燥、打粉制成團塊,并在1700℃下預燒,使之穩定下來。再將穩定的團塊破碎,根據二氧化鋯耐火制品要求的性質濕粉碎到要求的細度。用注漿法成型時,需將球磨料用鹽酸處理后,加蒸餾水清洗。清洗時加入0.3%(濃度為10%)的阿拉伯樹膠,作為顆粒清洗的沉降劑,清洗至pH值=6~7,經烘干(水分小于0.15%時),即可配漿澆注。也可用酸性泥漿澆注成型,其pH值=2,含水量為28%~30%,小于5um的顆粒在90%為適宜。如用壓制法成型時,需在制備好的一定顆粒和粉料的配料中加入粘結劑(磷酸、硼酸、糊精、或Zr(OH)2等)制成坯料。成型后的磚坯經干燥后在1700~2000℃下燒成。

    在氧化物耐火制品系統中,ZrO2具有許多優良特性,如熔點高(2700℃),高溫結構強度大,化學穩定性良好,高溫蒸汽壓和分解壓均較低,熱導率小,因而可以滿足高溫、高真空冶煉的許多純金屬和合金所需的技術要求。

    ZrO2坩堝的最高使用溫度可達2500℃,能成功地熔煉鉑、鈀、釕、銫等鉑族貴金屬及其合金,亦可用來熔煉鉀、鈉、石英玻璃以及氧化物和鹽類等。ZrO2耐火制品可用作高溫爐襯。在鑄鋼工業中,由于它不被鋼水所浸潤,在連續鑄鋼過程中已成功地用作鑄口磚。二氧化鋯熱電偶保護管可用來測定鋼水溫度和熔融金屬鉻的溫度,由于二氧化鋯加入穩定劑后因金屬離子間的價鍵不同,使固溶體形成空位,提高了高溫離子的導電性,因此可作為高溫爐(>2000℃)的發熱元件。另外,二氧化鋯材料還可用作原子反應堆的反射材料。因此,它在冶金、熱工及其他工業的高溫技術發展領域中不容忽視的重要材料。
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