納米**細高純二氧化的性能、發(fā)展及應(yīng)用簡述
《納米新材料應(yīng)用技術(shù)》 2013年02月*3期 王航
一、高純二氧化性質(zhì)簡述 13305631332, 13305631650, qq:524915046
高純二氧化(VK-R50)為白色粉末。 熔點高達 2680℃, 導(dǎo)熱系數(shù)、熱膨脹系數(shù)、摩擦系數(shù)低, 化學穩(wěn)定性高, 抗蝕性能優(yōu)良, 尤其具有抗化學侵蝕和微生物侵蝕的能力。 大量用于制 造耐火材料、研磨材料、陶瓷顏料和酸鹽等。 從結(jié)構(gòu)上看, 二氧化由于其具有酸性和堿性表面中心, 因而是一種理想的酸基雙功能催化材料, 在催化領(lǐng)域 起重要作用。二氧化還具有*特的相變增韌性, 這使二氧化陶瓷不僅強度高, 斷裂韌性也很大。 同時, 二氧化具有高溫氧離子導(dǎo)電性, 這一點在氧傳感器中得以應(yīng)用。
高純二氧化有三種晶型〔1〕: 低溫為單斜晶系, 相對密 度為 5. 65g /cm3; 高溫為四方晶系, 相對密度為 6.10g/cm3較高溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎骄?/span>, 相對密度為6.27g/cm3。
單斜氧化(VK-R50)加熱到 1170℃時轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆窖趸?/span>, 這 個 轉(zhuǎn) 變 速 度 很 快 并 伴 隨 7%~ 9% 的 體 積 收 縮。 但在冷卻過程中, 四方氧化往往不在 1170℃轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毖趸?/span>, 而在 1000℃左右轉(zhuǎn)變, 是一種滯后的轉(zhuǎn)變, 同時伴隨著體積膨脹。
二、二氧化的發(fā)展歷程
擁有***納米、新材料產(chǎn)品,為客戶提供較**服務(wù)。正是堅持這樣的目標,宣城晶瑞新材料有限公司推出**細高純納米二氧化粉體VK-R50。
自從1975年澳大利亞學者K.C.Ganvil**提出利用Zr2O(VK-R50Y3)相變同時產(chǎn)生的體積效應(yīng)來達到增韌陶瓷的新概念以來,對ZrO2陶瓷用作結(jié)構(gòu)材料的研究就十分活躍,從相變結(jié)晶學、熱力學、增韌機理及材料制備系統(tǒng)與工藝等方面入手,企圖使ZrO2陶瓷材料或用ZrO2 (VK-R50Y3)增韌后的陶瓷發(fā)揮較大的效用。目前研究報導(dǎo)較多的材料系統(tǒng)并具有一定效果的有:部分穩(wěn)定氧化(VK-R50Y3);多晶四方ZrO2 (VK-R50Y5);氧化增韌氧化鋁(VK-L30);氧化增韌莫來石(ZTM);增韌Si3N4、SiC及**塑性氧化等幾方面,其他增韌ALN、堇青石、尖晶石等亦有報導(dǎo)。由于ZrO2相變增韌使Al2O3、莫來石、SiN4、SiC的斷裂性能亦有不同程度的提高,Si3N4的材料Kic從4.8一5.8提高至7左右,Al2O3材料KiC。由4.5提高到9.8。為這些材料的進一步應(yīng)用提供了力學性能上的**。
三、二氧化的應(yīng)用
1.二氧化耐火材料
二氧化從20世紀20年代初就被應(yīng)用于耐火材料領(lǐng)域,直至今天在耐火材料領(lǐng)域仍然占有一席之地。
二氧化坩堝
如前所述氧化的熔點高達2700℃,即使加熱到1900多攝氏度也不會與熔融的鋁、鐵、鎳、鉑等金屬,鹽和酸性爐渣等發(fā)生反應(yīng),所以用二氧化(VK-R50Y3)材料制作的坩堝能成功地熔煉鉑、鈀、釕、等鉑族貴金屬及其合金,亦可用來熔煉、、石英玻璃以及氧化物和鹽類等。
二氧化耐火纖維
二氧化(VK-R50)纖維是一一種能夠在1600℃以上**高溫環(huán)境下長期使用的陶瓷纖維耐火材料,具有比氧化鋁纖維、莫來石纖維、鋁纖維等較高的使用溫度和較好的隔熱性能,并且高溫化學性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕、抗氧化、不易揮發(fā)、無污染。這些優(yōu)異特性決定了二氧化纖維是一種良好的**耐火纖維材。
二氧化窯爐材料
二氧化(VK-R50)作為耐火材料主要用在大型玻璃池窯的關(guān)鍵部位,早期使用的質(zhì)耐火材料,其氧化含量僅為92%-95%,杭州萬景新材料有限公司研制成功含氧化99.9%以上的質(zhì)耐火材料,將其使用在玻璃窯**部和關(guān)鍵部位,大大提高了玻璃窯的壽命。
將二氧化(VK-R50)熔融、吹制后得到大小不同的氧化空心球,制備各種**隔熱磚,避免了陶瓷纖維老化后的粉塵污染問題。。
2.氧化結(jié)構(gòu)陶瓷
1975年澳大利亞R.G.Garvie以氧化鈣為穩(wěn)定劑制得部分穩(wěn)定氧化,并**利用氧化馬氏體相變增韌的效應(yīng),提高了韌性和強度,較大的擴展了氧化在結(jié)構(gòu)陶瓷領(lǐng)域的應(yīng)用。
ZrO2增韌陶瓷實際上是由添加不同穩(wěn)定劑組成的部分穩(wěn)定ZrO2,其確定的晶體結(jié)構(gòu)是以四方相(亞穩(wěn)相)為主體的含有立方相和單斜相組成的多晶結(jié)構(gòu),它具有高的韌性、高的抗彎強度、高的硬度和**性等特點,較顯示出應(yīng)用的廣泛性。它在機械、電子、石油、化工、航天、紡織、精密測量儀器、精密機床、生物工程和醫(yī)療器械等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用前景。
結(jié)構(gòu)陶瓷作為氧化的一個新型應(yīng)用領(lǐng)域,
目前越來越為人們所重視。中國目前的氧化結(jié)構(gòu)陶瓷,有 70%的企業(yè)是由氧化鋁陶瓷行業(yè)轉(zhuǎn)化而來的。中國市場的部分穩(wěn)定氧化的應(yīng)用正處于起步發(fā)展階段。主要為:光纖接插件及套管、氧化磨介、刀具、紡織及**機械承板等。
光纖接插件和光纖跳接線:
用陶瓷制作的光纖連接器與光纖跳接線是光纖網(wǎng)路中應(yīng)用面較廣并且需求量較大的光源器件。單模多模活動光纖連接器中**零件,其中主要部件—二氧化陶瓷套管(即連接器精密針),它所用的材料就是氧化釔 Y2O3 穩(wěn)定的四方氧化粉末。其主要用途有:
氧化陶瓷軸承
氧化全陶瓷軸承具抗磁電絕緣、**、耐腐蝕、無油自潤滑、耐高溫、耐高寒等特點,可用于較度惡劣環(huán)境及特殊工況。
目前氧化陶瓷軸承已被微型冷卻風扇所采用,其產(chǎn)品壽命及噪音穩(wěn)定性均**傳統(tǒng)的滾珠及滑動軸承系統(tǒng),富士康公司**在電腦散熱風扇上采用了氧化陶瓷軸承。
氧化陶瓷閥門
目前,我國各個行業(yè)中普遍使用的閥門是金屬閥門,金屬閥門的使用也有100多年的歷史,期間雖然也經(jīng)歷過材料及結(jié)構(gòu)的改變,但由于受金屬材料自身的限制,金屬的腐蝕破壞對閥門**性的作用期限、**性、使用壽命具有相當大的影響,機械和腐蝕的作用因素對金屬的作用大大地增加了接觸表面總的磨損量,閥門操作過程中,摩擦的表面由于同時的機械作用和金屬與環(huán)境進行化學的或電化學的相互作用的結(jié)果產(chǎn)生磨損和破壞,對于閥門而言,其管道工作氣候條件的復(fù)雜;石油、天然氣和油層水等介質(zhì)中、和某些**酸的出現(xiàn),使其表面的破壞力增大,從而迅速失去工作能力。
氧化陶瓷閥門優(yōu)良的**性、防腐性、抗高溫熱震性,能夠勝任這一領(lǐng)域。
二氧化研磨材料(VK-R50Y3)
二氧化(VK-R50Y3)磨球具有硬度大、磨損率小、使用壽命長、可大幅減少研磨原料的污染,能夠很好地**產(chǎn)品質(zhì)量,同時氧化材料密度大,用做研磨介質(zhì)時撞擊能量強,可大大提高研磨分散效率,可有效縮短研磨時間。
良好的化學穩(wěn)定性決定了其耐腐蝕性,可以在酸性和堿性介質(zhì)中使用。
由中國建筑材料科學研究院研究開發(fā)的二氧化(VK-R50Y3)陶瓷磨球,磨損率僅為0.04/24h,在球磨、振動磨、行星磨和攪拌磨等磨機中被廣泛采用當作研磨介質(zhì)。
3.氧化功能陶瓷
二氧化(VK-R50Y3)陶瓷刀具
二氧化(VK-R50Y3)陶瓷刀具具有高強度、**損、無氧化、不生銹、耐酸堿、防靜電、不會與食物發(fā)生反應(yīng)的特點,同時刀體光澤如玉,是當今世界理想的高科技綠色刀具,目前市場主要產(chǎn)品有:氧化陶瓷餐刀、剪刀、剃須刀、手術(shù)刀等,近幾年在歐、美、日、韓等地已開始流行。
二氧化高溫發(fā)熱材料
二氧化在常溫下為絕緣材料,比電阻高達1015Ω·cm,溫度升高至600℃可以導(dǎo)電,而在1000℃以上時是良導(dǎo)體,可作1800℃高溫發(fā)熱元件,較高工作溫度可以達到2400℃,目前已經(jīng)被成功地用于2000℃以上氧化氣氛下的發(fā)熱元件及其設(shè)備中,磁流體發(fā)電的電極材料也在積極的研究之中。
二氧化生物陶瓷材料
烤瓷牙家族中的**—氧化烤瓷牙,烤瓷牙材料的好壞直接影響它的質(zhì)量和患者身體健康,因烤瓷牙的內(nèi)冠是由不同金屬材料制作而成,金屬內(nèi)冠易與口腔唾液發(fā)生氧化反應(yīng),氧化材質(zhì)的烤瓷牙由于沒有金屬內(nèi)冠層,牙齒透明度好,光澤度較佳,較有效避免了牙齒過敏和牙齦黑線等問題,具有足夠好的遮色能力,能夠**解決重度四環(huán)素牙患者的牙齒美容需求,而且氧化材質(zhì)的強韌性彌補了普通烤瓷牙易蹦缺的缺點,生物相容性好,不刺激口腔粘膜組織,易于清潔,是目前國內(nèi)外較**的烤瓷牙。
擁有***納米、新材料產(chǎn)品,為客戶提供較**服務(wù)。正是堅持這樣的目標,宣城晶瑞新材料有限公司再次推出新產(chǎn)品——牙科用高透二氧化(Vk-R200KR)
宣城晶瑞新材料有限公司是一家從事納米技術(shù)研究、生產(chǎn)以及應(yīng)用的**企業(yè)。是國內(nèi)產(chǎn)量較大、生產(chǎn)品種較多的納米氧化物生產(chǎn)基地。公司擁有年產(chǎn)600噸納米二氧化鈦及200噸高催化活性納米二氧化鈦及其系列產(chǎn)品;年產(chǎn)800噸納米三氧化二鋁及1000噸5N高純?nèi)趸X其系列產(chǎn)品;年產(chǎn)1000噸**細二氧化及其系列產(chǎn)品;年產(chǎn)200噸納米無機抗菌劑及其系列產(chǎn)品。
5.二氧化其它應(yīng)用
與二氧化形成復(fù)相材料
與其它材料復(fù)合形成的復(fù)相材料,比如氧化與氧化鋁(VK-L30)、莫來石等材料形成的復(fù)相材料,得到了比單相材料具有較優(yōu)異性能的新材料。
普通陶瓷添加劑
陶瓷色釉料方面的應(yīng)用:氧化為黃綠色顏料良好的助色劑,若想獲得性能較好的釩黃顏料,**選用質(zhì)純的氧化,另外在釉料制造方面,純的氧化可以提高釉的高溫粘度和擴大高溫粘度變化的溫度范圍,有較好的熱穩(wěn)定性,其含量為2%~3%時,能提高釉料的抗龜裂性能,還因二氧化的化學惰性大,能提高釉料的化學穩(wěn)定性和抗酸堿侵蝕的能力,有時也被用來制作乳濁釉。
制備鉻酸鹽原料
制備酸鹽的原料,由二氧化和一些金屬氧化物或金屬碳酸鹽反應(yīng)生成,它們都是大分子結(jié)構(gòu),具有各種電性能,為高溫、電子元器件等領(lǐng)域所應(yīng)用。
四、氧化的發(fā)展前景
**結(jié)構(gòu)陶瓷的開發(fā)研究已引起世界工業(yè)**地區(qū)的高度重視,并成為研究、投資、生產(chǎn)十分活躍的領(lǐng)域,尤其是日本、美國等地區(qū)都投入可觀的經(jīng)費。我國歷來對發(fā)展新型陶瓷材料高度重視,并**了許多重大成果。宣城晶瑞新材料有限公司已經(jīng)能夠生產(chǎn)高質(zhì)量二氧化**細粉體(VK-R50),且大部分產(chǎn)品出口。今后的發(fā)展將朝著**細、高純方向發(fā)展,產(chǎn)品制造方面將朝著新功能、新應(yīng)用領(lǐng)域方向發(fā)展,不斷擴大氧化應(yīng)用領(lǐng)域。
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