氧化鋯陶瓷纖維

氧化鋯陶瓷纖維主成分為ZrO2多晶體的隔熱耐火材料,又名多晶氧化鋯纖維或穩定ZrO2纖維。因ZrO2陶瓷纖維價格昂貴,僅限於實驗室批量試製,尚未大規模生產。氧化鋯陶瓷纖維的生產方法膠體法和先驅體法。

氧化鋯陶瓷纖維主成分為ZrO2多晶體的隔熱耐火材料,又名多晶氧化鋯纖維或穩定ZrO2纖維。因ZrO2陶瓷纖維價格昂貴,僅限於實驗室批量試製,尚未大規模生產。氧化鋯陶瓷纖維的生產方法膠體法和先驅體法。
①膠體法在氧氯化鋯溶液中加入冰醋酸,使其反應,生成醋酸鋯沉澱,經脫水、烘乾再製成醋酸鋯溶液,然後加入穩定劑(一般用YCl3),經蒸發、濃縮製成粘度再5~35Pa.s範圍的膠體。這種膠體可以用離心甩絲法和噴吹法成纖得到纖維坯體,坯體在100~110℃乾燥,使纖維固化,隨後在要求的溫度下進行熱處理。氧化鋯纖維坯體在熱處理過程中發生一系列物理化學變化:100~110℃時脫除物理水;200~300℃時脫去化學結合水和有機物揮發;420℃時鋯鹽開始分解;800~1000℃時,ZrO2發生晶型轉變;熱處理的最終溫度為1500~1600℃。
②先驅體法把粘膠纖維(和皂化醋酸纖維、聚酯纖維、聚醯胺纖維等)在一定濃度的稀鹽酸或者乙二胺溶液中浸泡,使纖維膨化,用離子交換水洗淨膨華了的纖維,再把它浸泡到含有YCl3穩定劑的氯氧化鋯(或醋酸鋯、草酸鋯)水溶液中,使鋯鹽浸入有機纖維的分子“間隙”中,用離心或擠壓法脫去表面吸附液,將含有鋯鹽的有機纖維坯體置於特定條件的爐子中進行熱處理,使有機物在不燃燒的情況下炭化及揮發,使鋯鹽分解成ZrO2,並與穩定劑起作用,使ZrO2穩定化,這樣就得到穩定的多晶ZrO2纖維。多晶ZrO2纖維的耐火性能好(ZrO2熔點2590℃),熱導率低,化學穩定性好,有較強的抗侵蝕性能,因此是一種優良的高溫隔熱材料。ZrO2纖維可以進一步加工成各種陶瓷纖維製品,用作高溫、高效隔熱材料,如用作高溫電爐的內襯,熔融金屬的過濾器,高溫催化劑的載體,噴氣飛機和飛彈的保護材料等。氧化鋯陶瓷纖維的最高使用溫度為1600℃。

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