特种耐火材料之氧化锆制品介绍

    纯氧化物耐火材料一般是指熔点在2000℃以上的单纯氧化物制成的耐火材料。由一种金属元素的单一氧化物或几种金属元素的复合氧化物制成。
    氧化锆制品具有很多优良性能，例如耐火性好，使用温度可达2500℃左右，在氧化或还原气氛中都很稳定，对许多金属溶液和熔渣的抗侵蚀性能强等。此外，氧化锆制品在高温下（1000℃以上）还具有导电性。
    制造氧化锆制品用的氧化锆原料有两种结晶型态，即低温型和高温型。低温型属单斜晶系，高温型为致密的四方晶系，他们在加热和冷却过程中，在930~1230℃温度范围内会发生可逆的晶型转化，并产生快速的和很大的体积变化。因此，直接用纯氧化锆作原料不可能生产出致密而又不开裂的氧化锆制品。
    制造氧化锆制品的关键在于如何稳定氧化锆原料。在氧化锆原料中加入一定数量氧化钙、氧化钇、氧化镁等氧化物稳定剂，使他们在高温下与氧化锆形成立方晶系固溶体从而消除氧化锆固有的单斜与四方晶型之间可逆转化所产生的体积突变。ZrO2-MgO形成的立方晶系固溶体，在1000~1400℃下长期加热后发生分解而导致氧化锆制品破坏；ZrO2-CaO固溶体虽然较稳定，但在长期加热时也会发生部分分解而使ZrO2失去稳定作用。与上述两种固溶体相比较，ZrO2-Y2O3固溶体稳定性最好。但Y2O3这类氧化物稀缺和价格昂贵，因此，目前还只能局限于制造某些具有特殊使用要求的氧化锆制品。
    由于氧化锆的导热性能低，热膨胀系数大，因此氧化锆制品的热稳定性能差。但采用部分稳定氧化锆原料制得的氧化锆制品的热稳定性比全稳定性原料制得的好，其中以含有30%单斜晶型和70%立方晶型组成的氧化锆原料所制得的氧化锆制品热稳定性最好。因此，制造氧化锆制品时往往对氧化锆原料进行部分稳定，而不是完全稳定。
    稳定氧化锆原料的工艺大致如下：直接将ZrO2含量大于98.5%的氧化锆原料放入橡胶衬球磨内，并加入氧化锆3~5%氧化钙，或加入7~15%的氧化钇对原料进行部分稳定，研磨介质多数采用锆质球研磨。磨细后的粉料经成型压块后，在温度不低于1450℃温度下煅烧，即制得部分稳定的氧化锆原料。
    采用全稳定或部分稳定氧化锆原料制造氧化锆制品的工艺工程与上述氧化物制品的制造工艺类似，制品的烧成温度一般控制在1750~1850℃之间。
    稳定氧化锆也用于连续浇铸，特别是用作浇注沸腾钢的水口砖或符合水口的镶衬。稳定氧化锆与锆英石相比，其优点是氧化硅含量低，因而减少了由于氧化铁与二氧化硅反应所形成的低熔相的体积。还有少量的用在氧化锆的窑用支架砖和真空感应熔化用的等静压成型的坩埚。稳定氧化锆砖用于高温炉衬的覆面层。

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