[發明專利]一種氧化鋯氧分析儀用鋯管及其制備方法

在審

• 申請號: 201810492858.2
• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN108503356A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 沙順萍;向蘭翔;趙璐;周欣燕;魯盛會;高會玲
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;G01N27/409
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于儀器分析技術領域，涉及一種氧化鋯氧分析儀用鋯管及其制備方法。所述的鋯管除主要含有氧化鋯外，還含有摩爾百分比3?8％的氧化釔。利用本發明的氧化鋯氧分析儀用鋯管及其制備方法，能夠使制備得到的氧化鋯氧分析儀用鋯管兼具良好的密度、強度、導電性和抗熱震性能。

技術領域

本發明屬于儀器分析技術領域，涉及一種氧化鋯氧分析儀用鋯管及其制備方法。

背景技術

氧化鋯氧分析儀因靈敏度高、穩定性好、響應速度快和構造簡單等優點而被廣泛應用于石油化工、冶金、電力、輕工等行業。其中氧化鋯氧分析儀通過連續、實時、動態測定工業鍋爐燃燒過程中排放氣體中的氧含量，達到提高燃料燃燒效率和降低煙氣中SO₂、NO_x排放量的目的，從而實現工業鍋爐的節能減排。

氧化鋯氧分析儀的關鍵部件是鋯管，鋯管是由氧化釔穩定氧化鋯材料制備而成。由于氧化鋯氧分析儀要求在高溫、存在氣流沖擊和腐蝕環境中長期準確地測量出煙氣中的氧含量，因此，性能優良的鋯管不僅要求具有良好的機械性能和抗熱震性能，還要求具有良好的導電性能。

如相應的中國專利申請所公開，目前鋯管是采用3-8％mol的氧化釔穩定氧化鋯二元體系，通過熱壓鑄成型(如CN101832964)或注射成型(如CN1808109)的方法制備而成。當氧化釔含量在8％mol時，燒結后的氧化鋯呈全立方晶相結構，其導電性最強，但抗彎曲強度和抗熱震性能明顯減弱；當氧化釔含量為3％mol時，抗彎曲強度和抗熱震性能達到最大值，但導電性能卻減弱。

對氧化鋯材料來說，力學、熱力學和電化學性能是矛盾的，為解決這一矛盾，通過改進配方和研究新的制備工藝提高綜合性能一直是氧化鋯材料開發領域關注的焦點。

鋯管的成型方法是影響其密度和強度的另一主要因素，傳統的鋯管成型方法有熱壓鑄成型法和注射成型法。熱壓鑄成型法的優點是投資少、工藝簡單、適合于工業化生產；缺點是由于采用大量石蠟作為粘結劑，燒結前必須先脫蠟，這樣時間長、能耗高、產品一致性差、鋯管密度低、成品率低。注射成型法的優點是生產過程自動化程度高、坯體尺寸精密、易于控制；缺點是使用較多的有機粘結劑(如聚乙烯、環氧樹脂等)，燒結過程中排除這些有機物質耗時耗能。且由于熱壓鑄成型法和注射成型法均屬于低壓成型，同時制備過程均使用較多有機物作為粘結劑，因此素坯和燒結后的鋯管都存在密度和強度較低、抗熱震性能差的問題。

發明內容

本發明的首要目的是提供一種氧化鋯氧分析儀用鋯管，以能夠兼具良好的密度、強度、導電性和抗熱震性能。

為實現此目的，在基礎的實施方案中，本發明提供一種氧化鋯氧分析儀用鋯管，所述的鋯管除主要含有氧化鋯外，還含有摩爾百分比3-8％的氧化釔。

在一種優選的實施方案中，本發明提供一種氧化鋯氧分析儀用鋯管，其中所述的鋯管除主要含有氧化鋯外，還含有摩爾百分比8％的氧化釔。

在一種優選的實施方案中，本發明提供一種氧化鋯氧分析儀用鋯管，其中所述的鋯管還含有摩爾百分比0.5-3％的Al₂O₃。

本發明的第二個目的是提供一種如上所述氧化鋯氧分析儀用鋯管的制備方法，以能夠使制備得到的氧化鋯氧分析儀用鋯管兼具良好的密度、強度、導電性和抗熱震性能。

為實現此目的，在基礎的實施方案中，本發明提供一種如上所述氧化鋯氧分析儀用鋯管的制備方法，所述的制備方法包括如下步驟：

(1)粉料制備：將Y₂O₃用熱硝酸溶解后與ZrOCl₂和Al(NO₃)₃溶液混合均勻，加入沉淀劑氨水，所得沉淀物經洗滌、干燥、研磨后進行煅燒，煅燒產物再加入粘結劑研磨造粒；

(2)震動裝料：將研磨造粒的粉料在震動設備的震動下裝入橡膠模具中；