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氧化锆砖是怎么制作的?

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氧化锆砖是怎么制作的?

发布日期:2024-12-19 作者:http://www.njyulong.com/ 理工宇龙 点击:

氧化锆砖是以氧化锆(ZrO₂)为主要原料制作的高性能耐火材料,在冶金、陶瓷、玻璃等诸多高温工业领域发挥着关键作用。其制作过程是一个涉及多道精细工序的复杂流程。


一、原料准备

原料选取

首先要选择高质量的氧化锆原料。通常有三种主要的氧化锆来源:斜锆矿、锆英石砂和化学合成氧化锆。斜锆矿是一种天然的氧化锆矿石,含有较高比例的 ZrO₂。锆英石砂(ZrSiO₄)则需要经过化学处理来提取氧化锆,一般是通过碱熔法或氯氧化锆热解法。化学合成氧化锆的纯度较高,例如通过沉淀法、水热法等合成的氧化锆,能更好地控制其物理和化学性质。

除了氧化锆,还会添加一些辅助原料。如稳定剂,常用的稳定剂是氧化钇(Y₂O₃)。氧化钇可以与氧化锆形成固溶体,稳定氧化锆的立方相或四方相,防止在温度变化过程中氧化锆发生有害的相变。添加量一般根据所需的性能在 3% - 8% 之间。

原料混合与研磨

将氧化锆原料和稳定剂等按照一定的配方精确地混合在一起。这一过程通常使用球磨机等设备,在研磨介质(如陶瓷球)的作用下,原料被充分混合并且颗粒被细化。混合时间和球磨速度等参数会根据原料的特性和产品的要求进行调整。一般球磨时间在几个小时到十几个小时不等,目的是使原料的粒度达到均匀一致,为后续的成型过程提供良好的原料基础。

氧化锆砖

二、成型

添加剂加入

在成型之前,会加入适量的粘结剂和润滑剂等添加剂。粘结剂如聚乙烯醇(PVA)可以增强原料颗粒之间的结合力,使坯体在成型过程中具有足够的强度。润滑剂(如硬脂酸)则有助于坯体脱模,防止在脱模过程中出现裂纹等缺陷。

成型方法

常见的成型方法有干压成型、等静压成型和注射成型等。

干压成型是将经过加工的原料粉末放入模具中,在一定的压力下(通常在几十兆帕到几百兆帕之间)使其成型。这种方法适用于制作形状简单、尺寸较大的氧化锆砖。例如在制作大型冶金炉用氧化锆砖时,干压成型可以有效地控制砖的尺寸和形状。

等静压成型则是将原料粉末装入弹性模具中,放入高压容器中,通过液体介质均匀地施加压力。这种方法可以制作形状复杂、密度更高的氧化锆砖。例如一些具有特殊形状的陶瓷窑具氧化锆砖,等静压成型能够更好地保证其形状精度和性能。

注射成型主要用于制作高精度、复杂形状的小型氧化锆砖。它是将混合好的原料与适量的塑料载体等混合制成具有良好流动性的注射料,通过注射机注入模具中成型。

氧化锆砖

三、烧结

烧结准备

成型后的坯体需要进行烧结,以提高其密度和强度。在烧结之前,坯体要进行干燥处理,去除其中的水分和添加剂中的挥发性成分。干燥温度一般在 100℃ - 200℃之间,干燥时间根据坯体的尺寸和形状而定,通常需要数小时到数天不等。

烧结过程

烧结是在高温炉中进行的,温度一般在 1600℃ - 1800℃之间。在这个高温环境下,坯体中的颗粒会发生一系列的物理化学变化,如颗粒间的扩散、颈部生长等,使坯体逐渐致密化。烧结过程中,气氛控制也很重要。通常采用氧化气氛,以保证氧化锆的稳定性。同时,烧结时间也是关键因素,过长或过短的烧结时间都会影响氧化锆砖的性能。例如,烧结时间过长可能会导致砖体过度收缩,出现变形等问题;而烧结时间过短,则无法充分发挥其致密化效果。


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关键词:氧化锆砖,氧化锆纤维

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