DOC《氧化锆制备技术的研究现状与进展》

氧化锆制备技术的研究现状与进展 张铭媛1, 2,康娟雪1, 2,普婧1, 2,黄秀兰1, 2,段利平1, 2,彭金辉1, 2, 3,陈1, 2, 3, * (1.

云南省高校民族地区资源清洁转化重点实验室,云南民族大学,云南 昆明 650500;

2.云南省跨境民族地区生物质资源清洁利用国际联合研究中心,云南民族大学,云南 昆明 650500;

3. 非常规冶金教育部重点实验室,昆明理工大学,云南 昆明 650093) 摘要:氧化锆被广泛用作高温、负载及侵蚀性介质条件下的抗磨损结构构件,对工业生产具有重要意义.现今生产氧化锆的稳定化制备工艺较多,现对几种常见的制备氧化锆的生产技术进行了介绍,并分析了这些制备技术的优势,化学法制备出的氧化锆粒径分布均匀且方法简单易行.溶胶-凝胶法生产的氧化锆粒径小、单分散性能优异.水热法生产出的氧化锆粒径小、纯度高.电熔法生产的氧化锆杂质含量低,致密度高且生产工艺简单.微波热处理制备的氧化锆反应时间短、升温速率快、能耗小.氧化锆的多种制备工艺技术使得其性能应用更加的多样化. 关键词:氧化锆;

化学法;

溶胶-凝胶法;

水热法;

电熔法;

微波热处理 中图分类号:TF841.4 文献标识码:A 文章编号: Research status and progress of zirconia preparation technology ZHANG Mingyuan 1, 2, KANG Juanxue 1, 2, PU Jing 1, 2, HUANG Xiulan 1, 2, DUAN Liping 1, 2, CHEN Guo 1, 2, 3, * (1. Key?Laboratory?of?Resource?Clean?Conversion in Ethnic?Regions, Education Department of?Yunnan, Yunnan Minzu University, Kunming Yunnan, 650500, China;

2. Joint Research Centre for International Cross-border Ethnic Regions Biomass Clean Utilization in Yunnan, Yunnan Minzu University, Kunming Yunnan, 650500, China;

3. Key Laboratory of Unconventional Metallurgy, Ministry of Education, Kunming University of Science and Technology, Kunming Yunnan, 650093, China) Abstract: Zirconia was widely used as an anti-wear structural element under high temperature, load and aggressive media conditions and was of great importance to industrial manufacture. The current manufacture of zirconia was more stabilization of the preparation process, several common preparation of zirconia manufacture technology were introduced and analyzed the advantages of these preparation techniques, the zirconium oxide prepared by chemical method uniform particle size distribution and the method was simple and easy to do. Sol-gel method to produce fine powder particles, monodisperse excellent stability of zirconia powder. Hydrothermal production of zirconium oxide was small particle size, high purity. Fused zirconium oxide produced by low content of impurities, high density and production process was simple. Zirconia prepared by microwave heat treatment has short reaction time, fast heating rate and low energy consumption. The various preparation technology of zirconia makes its application more diversified. Keywords: zirconia;

chemical method;

sol-gel method;

hydrothermal method;

electrofusion;

microwave heat treatment 1前言 氧化锆(ZrO2)是一种耐高温、耐腐蚀、高硬度的一种材料.氧化锆在2680℃时为熔融状态,摩氏硬度为8.5,导热系数为2.09W/(m・k),具有熔点高、热导率低等物理性质.氧化锆是一种弱碱性氧化物,具有与碱性溶液和大部分酸性溶液(热浓H2SO

4、HF及H3PO4除外)不发生反应,与硫化物、磷化物等也不发生反应的化学性质[1].由于其优良的物理及化学性质,而被广泛应用于耐火材料领域. 氧化锆作为高档优质耐火材料用于氧化锆定径水口、氧化锆滑板砖、氧化锆熔铸砖和氧化锆空心球等方面.除传统用于耐火材料和陶瓷颜料外,其在生物陶瓷、电子陶瓷、功能陶瓷和结构陶瓷等高科技范畴也获得普遍使用.随着氧化锆的应用范围不断延伸,对氧化锆的微观结构和特性的研究也受到广泛的关注. 自然界中的锆和铪是共生金属,同时伴有少量铁、硅、铝、钛等金属元素.在工业中,氧化锆粉体需经过化学提纯、水热反应、水解反应以及电熔熔炼等过程制得 [2].由于氧化锆在加热或冷却过程中其晶型会发生马氏体相变,导致在不同的温度下,氧化锆以单斜晶系(m-ZrO2)、四方晶系(t-ZrO2)和立方晶系(c-ZrO2)三种同质异形体存在(如图1),从而可形成部分稳定氧化锆. (a)立方相 (b)四方相 (c)单斜相 图1 氧化锆的三种晶型 Fig.1 Three crystal forms of zirconium oxide 因马氏体相变而产生的部分稳定氧化锆(PSZ)就具有高的导热性率、低的热膨胀系数和良好的热抗震性等特性,使其成为新材料领域中的重要基础原料.其典型性能见表1. 表1 部分稳定ZrO2材料的典型性能 Table