电熔氧化锆属于国家基础材料产业政策中鼓励重点发展的高性能新材料。近几年，电熔锆在陶瓷磨介、陶瓷刀具等陶瓷结构件领域的应用不断取得突破，在刹车片、涂层、氧化锆复合材料等方面的应用研究也不断取得进展，应用领域有望进一步拓宽。

一、什么是氧化锆？

氧化锆是一种新型无机非金属材料，具有高熔点、高沸点、高硬度、低导热系数、低热膨胀系数、低摩擦系数、化学稳定性高、抗腐蚀性能优良等优点。

二、制作工艺

目前氧化锆按制作工艺的不同，分为化学法氧化锆和电熔法氧化锆两种，电熔法是目前氧化锆的主要生产工艺之一，由于成本优势和产品质量的逐步提升，在色料、耐材、结构陶瓷、核级锆等领域的用量逐年上升。

三、什么是电熔氧化锆？

电熔锆是锆产业中重要的一环，采用电弧炉熔炼法，通过一步法将锆英砂还原脱硅获得氧化锆，通常呈单斜相，加入适量稳定剂可在常温下保持立方和四方的亚稳态，具有优良的抗热震性、高熔点、高硬度、高强度、高韧性、高耐磨性及耐腐蚀性等特点。电熔法制备的一般是单斜氧化锆或全稳定氧化锆，若要得到部分稳定氧化锆还要对电熔氧化锆产品进行热处理。

单斜电熔氧化锆的晶型为单斜型，半稳定型氧化锆晶型为单斜、四方和立方3种晶型混合存在。

半稳定型氧化锆分为钇稳定锆、钙稳定锆、镁稳定锆、铝稳定锆、复合稳定锆等，广泛应用于钢铁、玻璃、陶瓷、有色金属、电子、航空航天等行业。用于制作定径水口、连铸三大件、喷嘴、陶瓷过滤网、坩埚、高温窑具、炉衬耐火材料、电子承烧板等。

电熔氧化锆的晶粒粗，惰性大，烧成收缩小，不易烧结（烧结温度高于1800℃），与烧结法生产的稳定锆相比，电熔法生产的稳定锆有致密程度大，热稳定性好，不易脱溶等特点。此外，由于电熔锆是干法生产，其粒度都是机械加工的，所以与湿法生产的化学锆相比，不能人工控制晶粒尺寸，也不能生产纳米级粉体。

四、应用领域

1、陶瓷色釉料

在陶瓷工业中，卫生陶瓷、餐具、墙地砖生产都需要色釉料来装饰，这些釉料可耐高温煅烧加工，而氧化锆主要用来制备镨黄、钒蓝以及锆铁红等颜料。

锆基陶瓷色料的种类和用途

在陶瓷色料锆铁红和钒锆黄的生产中，化学锆生产出来的产品比电熔锆发色明显鲜艳很多，且高温稳定性能好，处于对成本的考虑，部分厂家通常都是两种氧化锆搭配起来使用。对于钒锆黄产品，由于其是通过钒粘附在锆晶体的六角形边缘上，而不是包裹类型的结构，提高氧化锆的表面活性是提高钒锆黄产品性能的唯一途径，因此表面活性好的化学氧化锆非常适合钒锆黄的生产。

而随着电熔氧化锆工艺的进步，出现了电熔氧化锆逐渐取代化学氧化锆的趋势，比如，钒锆蓝、锆镨黄主要使用电熔锆来制取。但是化学锆在锆基颜料上仍然是不可替代的，比如，其在仿古砖釉料的发色性能明好于电熔锆产品，高温稳定性非常好，黄度值至少比电熔锆产品高10％以上。

2、先进陶瓷领域

■ 制备铈锆复合氧化物，用于汽车尾气净化催化剂。铈锆复合氧化物具有较高的储氧能力，在汽车尾气催化剂中起到调节空燃比的重要作用。

■ 用于电子陶瓷元器件的烧成用承烧板，具有耐高温、强度高、热震稳定性好、高温化学稳定好、使用寿命长等特点，与承烧陶瓷元件不发生化学反应和粘连，保证电子陶瓷产品性能的稳定性和一致性，提高烧成产品的合格率。稳定氧化锆还用于氧传感器和燃料电池隔板，因为它具有独特的、使氧离子于高温条件下自由在晶体结构中移动的能力。这种高度的离子传导力(以及低变的电子传导力)使它成为最有用的电气陶瓷材料之一。

■ 锆基汽车刹车片：随着国内家用车普及率越来越高，该领域需求仍有很大的上升空间。三祥新材电熔氧化锆在锆基刹车片应用已深耕多年，已获得大量优质客户订单，销售量逐年增大。

陶瓷基刹车片 来源：徐子勤等《陶瓷基刹车片的研制及应用》

3、研磨材料

电熔锆加入氧化钇压制成型在高温下烧结，提高整体强度和密度，制成研磨材料，具有优异的硬度、极好的韧性、耐冲击性能，主要用于高硬度物料的超细研磨及分散，包括电子陶瓷、磁性材料、氧化铝、氧化硅、硅酸锆、钛白粉、医药食品、颜料、染料、油墨、特种化工等行业。此外，氧化锆与氧化铝混合熔炼制成锆刚玉粗研磨颗粒料用其生产的锆刚玉磨料及模具，可用于打磨钢铁和金属合金，其磨削效率较普通磨具可提高2～6倍。

4、其他领域的应用

■ 耐火材料

电熔氧化锆有两个主要的耐火市场。一个是钢铁行业中的铸钢耐火材料，特别是生产等静压成形产品；另一个是特种玻璃行业用电熔烧注法生产的（氧化铝-氧化锆-氧化硅AZS）耐火材料。

■ 熔模铸造

熔模铸造是电熔氧化锆另一个主要的专用市场。如航空航天发动机、涡轮发动桨片和高尔夫球棒等特制品的铸造，一般采用氧化锆作为模型涂层。锆英石因其能够与热金属合金形成实际接触，从而保护模具不受热震动影响，而在熔模铸造中得以应用。

五、电熔氧化锆产业现状

电熔氧化锆的试制在国外始于20世纪50年代。首先是美国诺顿公司，此后英国Unitec陶瓷公司在70年代相继研制和开发包括稳定氧化锆在内的多种电熔氧化锆产品，并大规模生产。在国外生产电熔氧化锆的厂家主要有法国圣戈班，澳大利亚ASTRON、AFM，日本第一稀元素、昭和电工和南非的一些厂家。

中国电熔氧化锆的试制始于20世纪80年代末。首先由郑州振中电熔锆业有限公司研制成功，90年代进行了规模生产。同时澳大利亚ASTRON在中国营口建立阿斯创有限公司，生产电熔氧化锆，促进了国内电熔氧化锆行业的蓬勃发展。目前，我国电熔氧化锆生产企业有20多家，其中，规模较大的约有10余家，主要有福建三祥、英格瓷阿斯创、郑州振中、蚌埠中恒、焦作科力达等，其余还有圣戈班西普、焦作王封、莒南鲁光、郑州建嵩、上海圣德尔、漳州锦源盛、贵州龙翔、东方锆业等。

来源：先进陶瓷材料、中国粉体网

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