[发明专利]一种电熔氧化钇稳定氧化锆造粒粉的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高利润绿色无公害稳定性氧化锆造粒粉的制备方法，特别 是以一种掺钇立方相氧化锆粉(以下简称钇锆粉)为原料制备环保型电熔氧化 钇稳定氧化锆造粒粉的生产方法。

背景技术

电熔氧化锆是国家“八五计划”攻关项目，电熔稳定性氧化锆造粒粉是电 熔氧化锆深加工产品；钇锆粉的开发利用这一科研项目，在97年被国家科技部 批准立相攻关，基金项目代码为：97-D100。本发明是把这两项国家级的科研 项目合二为一，开辟了中国合成材料方面的新方向。

众所周知，氧化锆是多晶体，在不同的临界温度下锆氧原子排列不同，在 临界相变温度时，微观方面地变化造成材料宏观方面的体积突变，致使制品起 皱或断裂。为保证材料的生产制造和正常使用，须加入一定的稳定剂，使其在 临界温度下不发生整体相变，部分相变引起体积变化产生的应力可以抵消温度 变化产生的应力，使其制品的使用寿命得以延长。稳定剂的种类和数量对氧化 锆制品的稳定性起着决定性的作用。电熔稳定锆(火法)与化学稳定锆(湿法) 在同等条件下(相同的稳定剂种类和数量)它们的晶格、晶相、硬度、比重都 不一样。所以，电熔稳定锆与化学稳定锆它们的性能不同，使用的领域也不一 样。

电熔稳定性氧化锆制品以其大晶格耐高温冲刷剥蚀、抗热震性能好、耐磨 耐化学腐蚀独占其合成新材料使用领域，是近代高技术结构陶瓷、功能陶瓷的 主要材料，支撑现代高温电热装备、航空航天器构件、敏感元件、冶金耐火材 料等新材料产业的支柱。在增韧陶瓷方面主要用于：航天飞行器和汽车工业上 的发动机器件和耐热构件，如汽缸内衬、活塞顶、气门导管、进气和排气阀座、 汽缸转子、活塞环、轴承挺杆、火箭喷嘴和飞机发动机耐磨件；机械、纺织、 化工和采矿工业用耐磨耐腐蚀器件，如轴承、泵密封件、叶片和泵体、阀件、 拉丝模、纺织瓷件、摩擦片、拉管模、刀具和隔热件；核工业原子发应堆工程 高温结构材料，氧化锆陶瓷管道；冶金工业连轧连铸用定径水口、耐火浇注料； 现代高性能耐火材料，如氧化锆承烧板、坩埚、管嘴、滑板、玻璃熔炉内墙砖； 磨料磨具行业用耐磨材料，如高硬度砂轮、砂纸等；航海舰艇外壳、螺旋桨， 水电发动机驱动螺旋桨表面喷涂等。市场需求量每年按10-15％的速度递增。

目前，现行工艺中一般都用锆英砂为原料外加稳定剂生产各种稳定性氧化 锆，包括高性能氧化钇稳定的氧化锆。稳定性氧化锆根据不同的稳定剂种类可 分为：氧化钙稳定的氧化锆、氧化镁稳定的氧化锆、氧化钇稳定的氧化锆。根 据不同的稳定剂加入量，稳定性氧化锆可分为：部分稳定氧化锆和全稳定氧化 锆；根据不同的制作方式和不同晶相存在的比例，稳定性氧化锆又可分为：机 械稳定性氧化锆，晶体以单斜相为主，稳定剂和氧化锆以非固溶体的形式存在， 只是机械地混合在一起，其余就是四方相氧化锆、立方相氧化锆和复合晶相氧 化锆；根据不同的生产工艺，稳定性氧化锆又可分为大晶格火法电熔稳定锆和 微晶体湿法化学稳定锆。

电熔法生产稳定性氧化锆，它主要以氧化钙稳定的氧化锆品种为主。因氧 化钙价格低廉，故绝对生产成本很低。但它的制品脆性大，使用寿命短，相对 成本较高；气敏元件方面由于O^2-移动通道阻力大，反应滞后感应性能差。氧化 钇稳定的氧化锆，由于钇-锆相溶性好，制品塑性强，韧性好，使用寿命长，气 敏感应性能好，它覆盖所有氧化钙稳定氧化锆的用途。由于氧化钇价格昂贵， 是氧化钙成本的150倍，绝对成本较高，在使用范围内受价格限制，市场上以 用户惯性使用氧化钙稳定的氧化锆为主。

钇锆粉，是人工合成立方相氧化锆宝石加工过程中的副产品，广西省梧州 市是世界最大的立方氧化锆生产、加工集散地，每年有四千吨多吨的锆宝石副 产品需处理，相当于原矿石千万吨以上，该物料与锆英砂、稀土矿相比理化组 成截然不同，大圆切割粉的化学成分如下，氧化锆79.5％、氧化钇20％，200目 粉体松装密度为1.55g/cm3，振实密度为2.1g/cm³，真比重为5.98g/cm³，比表 面积为0.9m²/g，原始晶格间距较大，表面原子密集度低，锆钇为全稳定立方 相固溶体，后期制作烧结应力大，限制了它的直接使用，通过相变解体后，让 它转变成其它可利用的存在形式，才能体现它的使用价值。

发明内容