电熔氧化锆
什么是氧化锆
氧化锆是一种新型无机非金属材料，具有高熔点、高沸点、高硬度、低导热系数、低热膨胀系数、低摩擦系数、化学稳定性高、抗腐蚀性能优良等优点。
制 作 工 艺
目前氧化锆按制作工艺的不同，分为化学法氧化锆和电熔法氧化锆两种，电熔法是目前氧化锆的主要生产工艺之一，由于成本优势和产品质量的逐步提升，在色料、耐材、结构陶瓷、核级锆等领域的用量逐年上升。
什么是电熔氧化锆？
电熔锆是锆产业中重要的一环，采用电弧炉熔炼法，通过一步法将锆英砂还原脱硅获得氧化锆，通常呈单斜相，加入适量稳定剂可在常温下保持立方和四方的亚稳态，具有优良的抗热震性、高熔点、高硬度、高强度、高韧性、高耐磨性及耐腐蚀性等特点。
电熔法制备的一般是单斜氧化锆或全稳定氧化锆，若要得到部分稳定氧化锆还要对电熔氧化锆产品进行热处理。
单斜电熔氧化锆的晶型为单斜型，半稳定型氧化锆晶型为单斜、四方和立方3种晶型混合存在。
半稳定型氧化锆分为钇稳定锆、钙稳定锆、镁稳定锆、铝稳定锆、复合稳定锆等，广泛应用于钢铁、玻璃、陶瓷、有色金属、电子、航空航天等行业。用于制作定径水口、连铸三大件、喷嘴、陶瓷过滤网、坩埚、高温窑具、炉衬耐火材料、电子承烧板等。
电熔氧化锆的晶粒粗，惰性大，烧成收缩小，不易烧结（烧结温度高于1800℃），与烧结法生产的稳定锆相比，电熔法生产的稳定锆有致密程度大，热稳定性好，不易脱溶等特点。此外，由于电熔锆是干法生产，其粒度都是机械加工的，所以与湿法生产的化学锆相比，不能人工控制晶粒尺寸，也不能生产纳米级粉体。
电熔氧化锆的生产工艺
电熔脱硅氧化锆
电熔脱硅氧化锆工艺流程图
电熔稳定氧化锆
电熔稳定氧化锆工艺按原料可分为两种：一种是采用锆英砂为原料，在电弧炉内通过一次熔炼，完成脱硅和稳定化两道工序，称为一次熔炼法；另一种是用电熔脱硅锆为原料，与稳定剂一起混合后在电炉内熔炼形成稳定型氧化锆，称为二次熔炼法。
制备电熔稳定氧化锆的一次熔炼法工艺流程
制备电熔稳定氧化锆的一次熔炼法工艺流程
应 用 领 域
1、高温耐火材料
如AZS电熔砖、镁锆砖、铬锆砖等，添加稳定剂可增强热震性能和抗侵蚀能力，制备连铸材料、定径水口、泡沫陶瓷过滤器等，主要用于玻璃、钢铁等建材行业。
电熔氧化锆是一种熔点高、化学稳定性和热稳定性好的新型高档耐火材料，被广泛应用于钢铁生产、玻璃生产、有色贵金属生产、工程陶瓷、炉衬耐火材料、磨料、色料、电子生产等行业，制作要求耐高温、耐腐蚀、耐冲刷、化学稳定性好、导热系数小、硬度大、耐磨等优良性能的产品，如定径水口、锆刚玉、锆莫来石、管嘴、喷嘴、坩埚、陶瓷色料、表层涂料、磨料、磨介、工程陶瓷、窑具等。
2、耐磨材料
主要用于高硬度物料的超细研磨及分散,包括电子陶瓷、磁性材料、氧化铝、氧化硅、硅酸锆、钛白粉、医药食品、颜料、染料、油墨、特种化工等行业。
陶瓷行业中使用的抛光工具如砂轮片，在石材切割中使用的非金属刀片类产品，这些产品是将氧化锆与氧化铝按照一定配方比例混合制成粗研磨颗粒，经过热工艺处理后制成研磨轮或者涂覆在研磨工具表面，可应用于打磨钢铁及金属合金。
3、陶瓷釉用色料
如锆镨黄、钒锆蓝、锆铁红等，电熔氧化锆用量占色料原料用量的50%以上。
陶瓷色料是最重要的陶瓷装饰材料，在陶瓷色料中，锆基色料具有呈色稳定性好、呈色力强、混溶性好和色泽纯正的特点，因此，电熔氧化锆被越来越广泛的应用在陶瓷色釉料的生产中。锆基陶瓷色料主要有锆钒蓝、锆镨黄、钒锆黄、锆铁红、锆黄等种类。在合成硅酸锆的过程中，过渡金属和稀土金属离子能进入其晶格，形成光亮稳定的色剂。
4、电子陶瓷元器件的烧成用承烧板
与承烧陶瓷元件不发生化学反应和粘连，保证电子陶瓷产品性能的稳定性和一致性，提高烧成产品的合格率。
5、铈锆复合氧化物
用于汽车尾气净化催化剂，随着汽车尾气排放监管力度和相关标准不断升级，近年来该领域需求量逐渐上升。
6、高端铸模涂层
用于钛合金铸造部件的内层、涡轮发动机浆片及高尔夫球头等，氧化锆高强度、抗热震、低膨胀系数的优越性能可保证铸件的精密度。
对电熔氧化锆而言，熔模铸造也是一个主要的专用市场。如航空航天发动机涡轮发动桨片和高尔夫球棒等特制品的铸造。一般采用氧化锆作为模型涂层。锆英石因其能够与热金属合金形成实际接触，从而保护模具不受热震动影响，而在熔模铸造中得以应用。
7、核级金属锆
核燃料元件是核反应堆的核心部件，而核级金属锆，因其优良的中子物理、机械和水化学性能，成为高性能核燃料元件包壳的首选材料。
电熔氧化锆产业现状
电熔氧化锆的试制在国外始于20世纪50年代。首先是美国诺顿公司，此后英国Unitec陶瓷公司在70年代相继研制和开发包括稳定氧化锆在内的多种电熔氧化锆产品，并大规模生产。在国外生产电熔氧化锆的厂家主要有法国圣戈班，澳大利亚ASTRON、AFM，日本第一稀元素、昭和电工和南非的一些厂家。
中国电熔氧化锆的试制始于20世纪80年代末。首先由郑州振中电熔锆业有限公司研制成功，90年代进行了规模生产。同时澳大利亚ASTRON在中国营口建立阿斯创有限公司，生产电熔氧化锆，促进了国内电熔氧化锆行业的蓬勃发展。目前，我国电熔氧化锆生产企业有20多家，其中，规模较大的约有10余家，主要有福建三祥、英格瓷阿斯创、郑州振中、蚌埠中恒、焦作科力达等，其余还有圣戈班西普、焦作王封、莒南鲁光、郑州建嵩、上海圣德尔、漳州锦源盛、贵州龙翔、东方锆业等。电熔氧化锆产量每年以10%的速度增长。其中三祥新材目前的电熔氧化锆年产能在1.2万吨左右。
（文章来源公众号：无机非金属材料科学 ，侵删）
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