氧化锆在结构陶瓷和功能陶瓷领域的应用 - 中国粉体网

2018-06-02 20:50:29 0

中国粉体网讯 氧化锆是一种耐高温、耐腐蚀、耐磨损且具有优良导电性能的无机非金属材料,自上世纪70年代中期以来,国际上发达国家投入巨资研发氧化锆系列产品,将氧化锆的应用领域扩展到结构材料和功能材料,同时氧化锆也是国家产业政策中重点鼓励发展的高性能新材料之一,目前正广泛地被应用于各个行业中。

 

一、氧化锆在结构陶瓷领域的应用

 

1975年澳大利亚R.G.Garvie以氧化钙为稳定剂制得部分稳定氧化锆,并首次提高了氧化锆的韧性和强度,极大地扩展了其在结构陶瓷领域的应用。

 

1、氧化锆陶瓷轴承

 

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氧化锆全陶瓷轴承具耐磨、耐腐蚀、耐高温、耐高寒、无油自润滑、抗磁电绝缘等特点,可用于极度恶劣的环境及特殊工况。

 

目前氧化锆陶瓷轴承已被微型冷却风扇所采用,其产品寿命及噪音稳定性均优于传统的滚珠及滑动轴承系统,富士康公司率先在电脑散热风扇上采用了氧化锆陶瓷轴承。

 

2、氧化锆陶瓷阀门

 

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目前,我国各个行业中普遍使用的阀门是金属材料,由于受金属材料自身的限制,金属的腐蚀破坏对阀门耐磨性的作用期限、可靠性、使用寿命具有相当大的影响。

 

对于阀门而言,其管道工作气候条件的复杂;石油、天然气和油层水等介质中硫化氢、二氧化碳和某些有机酸的出现,使其表面的破坏力增大,从而迅速失去工作能力。

 

氧化锆陶瓷阀门优良的耐磨性、防腐性、抗高温、抗热震性,能够胜任这一领域。

 

3、氧化锆研磨材料

 

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氧化锆磨球硬度大、磨损率小、使用寿命长,可大幅减少研磨原料的污染,能够很好地保证产品质量,同时氧化锆材料密度大,用做研磨介质时撞击能量强,可大大提高研磨分散效率。

 

良好的化学稳定性决定了其耐腐蚀性,可以在酸性和碱性介质中使用。由中国建材科学研究院研发的氧化锆陶瓷磨球,磨损率仅为0.04/24h,在球磨、振动磨、搅拌磨等磨机中被广泛采用当作研磨介质。

 

二、氧化锆在功能陶瓷领域的应用

 

1、圆珠笔用氧化锆陶瓷球珠

 

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一般情况下,圆珠笔用球珠主要是不锈钢和炭化钨材料,但这类球珠在书写过程中经常出现断线、掉珠、死珠等现象,目前由河北省勇龙邦大新材料有限公司与清华大学新型陶瓷与工艺国家重点实验室共同研制的“圆珠笔用氧化锆陶瓷球珠”克服了以上缺陷,填补了国内空白,该科技成果已被列为国家制笔行业“十一五”国家重点推广新产品。

 

2、氧化锆陶瓷刀具

 

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氧化锆陶瓷刀具具有高强度、耐磨损、不生锈、无氧化、耐酸碱、防静电、不会与食物发生反应的特点,同时刀体光泽如玉,是理想的高科技绿色刀具,目前市场上产品主要有:氧化锆陶瓷餐刀、剪刀、剃须刀、手术刀等,近几年在欧美日等地已开始流行。

 

3、氧化锆高温发热元件


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氧化锆在常温下为绝缘材料,比电阻高达1015Ω·cm,温度升高至600℃可以导电,而在1000℃以上时是良导体,可作1800℃高温发热元件,最高工作温度可以达到2400℃,目前已被成功用于2000℃以上氧化气氛下的发热元件及其设备中。

 

4、氧化锆生物陶瓷材料

 

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烤瓷牙材料的好坏直接影响它的质量和患者的身体健康,因烤瓷牙的内冠是由不同金属材料制作而成,金属内冠易与口腔唾液发生氧化反应,氧化锆材质的烤瓷牙由于没有金属内冠层,牙齿透明度好,光泽度极佳,并有效避免了牙齿过敏和牙龈黑线等问题,具有足够好的遮色能力,能够完美解决患者的牙齿美容需求。

 

氧化锆材质的强韧性弥补了普通烤瓷牙易蹦缺的缺点,生物相容性好,不刺激口腔粘膜组织,易于清洁,是目前国内外最优质的烤瓷牙,堪称烤瓷牙家族中的贵族。

 

5、氧化锆涂层材料

 

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高性能Y2O3等稳定剂稳定的氧化锆热障陶瓷涂层材料,主要应用于高性能涡轮航空发动机。热障涂层利用陶瓷的隔热和抗腐蚀的特点来保护金属材料,不仅可以提高油料的燃烧效率,而且可以极大地延长发动机的寿命,在航空、航天、海面船舶、大型火力发电和汽车动力等方面具有重要的应用价值,是现代国防尖端技术领域中的重要技术之一。

 

6、氧化锆通讯材料

 

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近年来随着信息及通信等新兴产业的发展,其产品越来越向高精密、小型化方向发展,增韧氧化锆陶瓷优良的力学性能、耐腐蚀及高绝缘性能能够胜任这一领域,目前已有氧化锆陶瓷插针和氧化锆陶瓷套筒产品问世。

 

7、氧化锆氧传感器

 

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汽车工业中在使用三效催化转化器降低排放污染的发动机上,氧传感器是必不可少的,目前使用的氧传感器有氧化钛式和氧化锆式两种,其中应用最多的就是氧化锆式氧传感器。日本科学家把氧化锆制成多孔氧传感器,装在发动机里自动检测发动机里氧气与燃烧气体的比例,并自动控制输入气体和排出气体的比例,从而大大减少汽车排放的有害气体。