[發明專利]穩定二氧化鋯原料的電熔生產方法和穩定二氧化鋯制品的生產工藝

有效

• 申請號: 200810015176.9
• 申請日: 2008-03-18
• 公開（公告）號: CN101244842A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 王光強
• 申請（專利權）人: 淄博市周村磊寶耐火材料有限公司
• 主分類號: C01G25/02
• 分類號: C01G25/02;C04B35/66;C04B35/482
• 代理公司: 淄博科信專利商標代理有限公司
• 代理人: 耿霞

技術領域

本發明屬于耐火材料的生產方法，特別涉及一種穩定二氧化鋯原料的電熔生產方法和穩定二氧化鋯制品的生產工藝。

背景技術

隨著激光技術的飛速發展，激光特別是高功率激光在民用和軍事方面的應用越來越受到人們的重視。固體激光器的核心部件是它的工作物質，也就是激光晶體。固體激光器的關鍵材料就是激光基質材料，像ND:YAG和ND:GGG晶體，都是很優秀的激光基質材料。通常，激光晶體都是在高溫下用提拉法生長的，因此，要得到高質量的激光晶體，必須有一個合適的溫場。所以，溫場材料的選擇就很重要了，溫場材料直接決定著激光晶體的質量好壞。生長這些材料需要高溫，高純度，因此高溫高純度保溫材料是生長此晶體必須的，其中氧化鋯保溫材料是首選，溫度一般在1800-2200度，并且要求氧化鋯材料純度高，減少對晶體材料的污染，需要做成各種保溫體系，并且具有很好的機械強度，這些都是生長晶體必須的配套保溫材料。

光電子器件是信息光電子技術的核心和關鍵，發光二極管則是被廣泛應用的光電器件，在電子信息產業的帶動下，高亮度LED市場近幾年一直保持著穩步增長的發展態勢。

另氧化鋯及其制品具有優越的物理化學性能，是鋼鐵連鑄用水口、激光晶體、熔制高純石英玻璃、高熔點金屬冶煉、高溫涂料、遠紅外線涂層、電子填料。現代高技術結構陶瓷、導電陶瓷、功能陶瓷、生物陶瓷、現代冶金用高性能耐火材料、高性能高溫隔熱材料的主要材料之一，是支撐現代高溫電熱裝備、航空航天器構件、敏感元件、冶金耐火材料、玻璃耐火材料等高技術新材料產業的支柱之一。而這些領域的材料科學的技術水平也是一個國家整體技術實力和水平的象征之一。

因此，研制和生產耐高溫高品質氧化鋯系列耐火材料對我國光電技術和高技術新材料產業的發展具有重要意義。

氧化鋯有三種晶體形態：穩定的低溫相為單斜晶相(M-ZrO₂)、四方晶相(t-ZrO₂)、立方晶相(c-ZrO₂)。由于ZrO₂的多晶性(單晶、四方、立方晶型)，常溫下氧化鋯只以單斜相出現，加熱到1100℃左右轉變為四方相，加熱到更高溫度會轉化為立方相。由于在單斜相向四方相相互轉變的時候會產生較大的體積變化，容易造成產品的開裂，限制了純氧化鋯在高溫領域的應用。但是添加穩定劑以后，四方相可以在常溫下穩定，大大拓展了氧化鋯的應用范圍。二氧化鋯(ZrO₂)具有極高的耐火性能(高熔點2710℃)，抗氧化性能強，導熱率低，除強堿性材料外，對大多數氣體、酸堿性材料和金屬具有很好的抗侵蝕性能，是一個非常理想的高溫耐火材料、研磨材料和高溫隔熱材料。加入適量的穩定劑經電熔穩定處理后制成穩定二氧化鋯。廣泛應用于鋼鐵連鑄用水口、激光晶體、熔制高純石英玻璃、高熔點金屬冶煉、高溫涂料、遠紅外線涂層、電子填料等。

目前國內主要技術現狀：1、低溫燒結穩定型氧化鋯，穩定溫度(900-1700℃)，晶相主要是單斜相和四方相；2、電熔穩定氧化鋯；主要以硅酸鋯電熔分解脫硅法穩定，晶相分布不均勻、雜質含量高、脫碳后氣孔率高(≥12％)。以上兩種穩定氧化鋯使用溫度低、雜質含量高。不能滿足高溫有色金屬冶煉，熔融石英特別是高溫人工晶體生長需要。容易污染晶體，不能生長高品質人工晶體影響人工晶體發展。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種穩定二氧化鋯原料的電熔生產方法和穩定二氧化鋯制品的生產工藝，提高二氧化鋯的純度，滿足高溫冶煉及人工晶體生長需要。

一種穩定二氧化鋯原料的電熔生產方法，由高純氧化鋯和穩定劑經高溫電弧熔化而成，其特征在于以ZrO₂的質量含量≥99.95％，雜質含量≤10ppm的高純氧化鋯，Y₂O₃≥99.99％的高純度氧化釔或氧化鈣為穩定劑形成爐料，高溫電弧熔煉，控制電極與熔液不接觸并離開液面≤2cm，高溫電弧熔化后自然冷卻形成低碳白色透明晶體狀熔塊，經破碎形成粒度砂，經酸洗處理形成成品砂(即穩定二氧化鋯原料)。

按照公知技術方式爐料最好分批進入三相電弧爐中進行熔煉，熔煉溫度為2700～3500℃，電極電壓為100～130伏，電流為200～2000安。

以重量百分數計，高純氧化鋯為92％-86％，穩定劑為14％-4％。

低碳白色透明晶體狀熔塊通過封閉式機械破碎方法破碎，以避免引入其它雜質。破碎的粒度根據使用要求確定，一般粒徑可為5-3mm、3-2mm、2-1mm、≤1mm和≤320目。