纳米二氧化锆制成特殊及新型耐火材料特点及用途

纳米二氧化锆制成特殊及新型耐火材料特点及用途

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特殊及新型耐火材料是在传统陶瓷和一般耐火材料的基础上发展起来的一种新型耐高温无机材料。其中，特殊耐火材料也称高温陶瓷材料。它以高纯度、高熔点的无机非金属材料（如纳米二氧化锆VK-R30N）为基本组分，采用高温陶瓷工艺或其他特殊工艺制成，具有纯度高、熔点高、高温结构强度大、化学稳定性和热稳定性好等特性。特殊耐火材料可分为纯氧化物耐火材料（如用纳米二氧化锆VK-R30N烧结）、难熔化合物和高温复合材料三类。新型耐火材料主要是指近年发展起来的由氧化物和非氧化物复合而成的兼备氧化物和非氧化物特性的耐火材料。

相对于这些普通耐火材料而言，特殊耐火材料，如用杭州万景新材料有限公司生产的纳米二氧化锆VK-R30N烧结，可提高材料硬度、韧性、强度、表面光滑性、玉质感强提高强度达到20%以上并具有如下几个特点：

(1) 特殊耐火材料的大多数材质的组成已经超出了硅酸盐的范围，纯度高，一般的纯度均在95%以上，特殊要求的在99%以上。所用的原料几乎都是化学方法提纯的化工料，而极少直接引用矿物原料。这些材质的熔点都在1728℃以上。

(2) 特殊耐火材料的制造工艺不局限于干压法，除了应用传统的注浆法、可塑法等成型工艺外，还采用了诸如等静压、热压注气相沉积、化学蒸镀、热压、熔炼、等离子喷涂、轧膜、爆炸等成型新工艺，并且成型用的原料大多采用微粒级的细粉料。

(3) 特殊耐火材料成型以后的各种坯体需要在很高温度下和在各种气氛环境中烧成，烧成温度一般均在1600-2000℃，甚至更高。烧成设备除了烧成普通耐火材料用的高温倒焰窑和高温隧道窑外，还经常使用各种各样的电炉，如电阻炉、电弧炉、感应炉等。这些烧成设备可以提供不同坯体烧成所需的气氛环境和温度。如氧化性气氛、还原性气氛、中性气氛、惰性气氛、真空等。某些特殊电炉的温度可高达3000℃以上。

(4) 特殊耐火材料的制品（如用纳米二氧化锆VK-R30N烧结）更加丰富。它不仅可以制成像普通耐火材料那样的砖、棒、罐等厚实制品，也可以制成像传统陶瓷那样的管、板、片、坩埚等薄型制品，还可以制成中空的球状制品、高度分散的不定型制品、透明或不透明制品、柔软如丝的纤维及纤维制品、各种宝石般的单晶、以及硬度仅次于金刚石的超硬制品。

纳米二氧化锆VK-R30N烧结制品是以纯度大于99.99%的氧化锆(ZrO2)为原料，用高温陶瓷工艺方法或其他特殊工艺方法制成的耐火材料。

杭州万景新材料有限公司出产的耐火材料专用纳米二氧化锆（VK-R30N，粒径30nm）比表面积大，活性高，可促进耐火材料的烧结，增加致密性，且热导系数小(1000℃, 2.09W/m•℃)，线膨胀系数大(25-1500℃，9.4×10-6/℃)，高温结构强度高，1000℃时耐压强度可达1200-1400MPa。导电性好，具有负的电阻温度系数，电阻率1000℃时104Ω•cm， 1700℃时6-7Ω•cm 。化学稳定性好，2000℃以下对多种熔融金属、硅酸盐、玻璃等不起作用。苛性碱、碳酸盐和各种酸(浓硫酸和氢氟酸除外)的溶液与纳米二氧化锆（VK-R30N，粒径30nm）

纳米二氧化锆制成特殊及新型耐火材料用途：

二氧化锆坩埚用于熔炼铂、铑、铱等贵重金属及合金。氧化锆砖用于2000℃以上的高温炉衬。氧化锆不被熔融铁所润湿，可用作盛钢捅、流钢槽的内衬和连铸的水口材料。氧化锆棒体可作为发热元件，用于氧化气氛下2000-2200℃的高温炉。氧化锆固体电解质可作为快速测定钢液、铜液及炉气中氧含量的测氧探头及高温燃料电池的隔膜等。此外，稳定氧化锆可用作火焰喷涂或等离子喷涂料。