電熔法氧化鋯是通過一步電弧爐熔煉而獲得氧化鋯， 其工藝簡單、流程短、產(chǎn)品成本低，但性能次于化學(xué)法生產(chǎn)的氧化鋯。然而，相信隨著對電熔法的深入研究，產(chǎn)品質(zhì)量的提升、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的多樣化，以及在節(jié)能方面的突出表現(xiàn)，電熔氧化鋯將會有很大的發(fā)展前景，有望替代化學(xué)氧化鋯而被應(yīng)用于耐火材料、普通陶瓷和陶瓷色釉料等方面。

1、電熔氧化鋯的生產(chǎn)工藝

氧化鋯按照生產(chǎn)工藝的不同，大致可分為化學(xué)法氧化鋯和電熔法氧化鋯?；瘜W(xué)法氧化鋯是采用氯堿分解后經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)工藝生產(chǎn)出來的，電熔法氧化鋯采用電弧爐熔煉的物理方法來生產(chǎn)。由于采用電弧爐熔煉法生產(chǎn)的電熔氧化鋯具有生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品性能穩(wěn)定、適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點，電熔氧化鋯被廣泛應(yīng)用于電子、冶金、機械、化工等領(lǐng)域。

電熔氧化鋯的主要生產(chǎn)原材料以優(yōu)質(zhì)鋯英砂為主，以碳為還原劑，加入少量 的催化劑或者穩(wěn)定劑。如氧化釔或者碳酸鈣。根據(jù)氧化鋯和二氧化硅熔點的不同，在電弧爐的高溫下熔解形成液相，使鋯英石分解還原，最后生成氧化鋯和硅微粉，氧化鋯經(jīng)壓縮空氣噴吹成球狀，再經(jīng)過后期粉碎工藝加工處理，分級包裝后入庫。 電熔氧化鋯包括單斜電熔氧化鋯和半穩(wěn)定型氧化鋯，單斜電熔氧化鋯的晶型為單斜型，半穩(wěn)定型氧化鋯晶型為單斜、四方和立方3種晶型混合存在。

圖一 電熔氧化鋯粉

2、電熔氧化鋯的應(yīng)用和需求

電熔氧化鋯主要應(yīng)用在耐火材料、陶瓷色料、陶瓷制品、磨料及金屬鋯等領(lǐng)域，其中耐火材料、陶瓷色料和磨料是電熔氧化鋯的三大主要市場，消耗量占電熔氧化鋯總消耗量的70%以上，其中市場份額最大的是特種耐火材料領(lǐng)域。電熔氧化鋯主要被用于制作各種形狀的部分穩(wěn)定氧化鋯耐火材料制品、輕質(zhì)耐火材料制品、氧化鋯纖維制品以及氧化鋯澆鑄料等。替代化學(xué)氧化鋯一直是電熔氧化鋯追求的目標。目前，在陶瓷顏料中氧化鋯主要應(yīng)用于鐠黃、釩鋯蘭和鋯鐵紅3種色料，其中鋯鐵紅對氧化鋯的品質(zhì)要求最高。鐠黃與釩鋯蘭已全部采用電熔氧化鋯為原料，而鋯鐵紅色料基本上仍采用化學(xué)氧化鋯，只有少數(shù)廠家為了降低成本搭配了少量（約10%）的電熔氧化鋯產(chǎn)品。

在磨料磨具行業(yè)中電熔氧化鋯主要用于生產(chǎn)鋯剛玉料及其制品。研究發(fā)現(xiàn)， Al2O3與ZrO2復(fù)合后，其磨削效率較普通磨具可提高2-6倍。鋯剛玉磨料的制造方法是將氧化鋁、電熔鋯（單斜）及少量穩(wěn)定劑混合，再經(jīng)電弧爐熔煉澆鑄或化坨冷凝加工制成鋯剛玉料及磨輪，用于研磨或磨削鋼鐵特別是有色合金，能獲得較高的磨削效率。

部分穩(wěn)定氧化鋯具有高的硬度和耐磨性，所以氧化鋯在磨介和磨具領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用：如球磨球和球磨機內(nèi)部襯里和耐磨部件、拉絲模等。由于氧化鋯沒有磁性、不導(dǎo)電、不生銹、耐磨，因此，在生物醫(yī)學(xué)器械領(lǐng)域和刀具、工具領(lǐng)域中應(yīng)用很廣。如用于醫(yī)學(xué)手術(shù)刀和剪磁帶等有磁性物質(zhì)的制品；制作人造骨骼、人造關(guān)節(jié)、人工牙齒等。近來部分穩(wěn)定ZrO2通過粉末冶金方法，制備避磁的手表表殼、耐腐的表件和其它儀表零件。用來制作切菜刀、剪刀、螺絲刀、榔頭、鋸、斧頭等。日本近來開發(fā)出高鈰氧化鋯增韌陶瓷刀具，復(fù)合物用Ce2O3作穩(wěn)定劑，以取代金屬陶瓷，斷裂韌性是金屬的3倍，切削能力提高1.5倍。CeO2-ZrO2可以形成很廣范圍的四方氧化鋯固溶體相區(qū)。添加摩爾分數(shù)為15%-20%的CeO2可使四方相氧化鋯的相變溫度降低到25oC以下。在軍事上用于制造防彈盔甲等。在鋼鐵生產(chǎn)工業(yè)中用于制作陶瓷軋輥和導(dǎo)輥，表面磨損很小。

圖二 電熔氧化鋯應(yīng)用于刀具

3、電熔氧化鋯的發(fā)展前景

20 多年來，經(jīng)過企業(yè)的不斷努力，我國電熔氧化鋯從無到有，一直到現(xiàn)在的大規(guī)模生產(chǎn)，取得了很大的發(fā)展：技術(shù)和工藝實現(xiàn)了從簡單的熔煉跨越到分段控制，產(chǎn)品質(zhì)量得到了提高，品種得到了擴展，已從單一的脫硅鋯發(fā)展到高純氧化鋯和穩(wěn)定氧化鋯，產(chǎn)品質(zhì)量的提高，為陶瓷釉料、陶瓷制品、耐火材料提供更廣闊的應(yīng)用，而穩(wěn)定氧化鋯的生產(chǎn)則擴大了其在高級耐火材料、水口材料、磨介材料等方面的應(yīng)用。相信隨著應(yīng)用范圍的擴大，將進一步促進電熔氧化鋯的進一步發(fā)展。然而，從各方面比較來看，電熔氧化鋯產(chǎn)品在質(zhì)量、性能、純度、雜質(zhì)含量、物理性能、相結(jié)構(gòu)等方面與化學(xué)氧化鋯還有一定的差距，這是與生產(chǎn)工藝和方法直接相關(guān)的。目前對電熔氧化鋯的產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)技術(shù)還需進一步研究， 以改善電熔氧化鋯的各項性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量，擴大電熔氧化鋯的應(yīng)用領(lǐng)域。此外，電熔氧化鋯在剎車片、涂層、氧化鋯復(fù)合材料等方面的應(yīng)用研究也不斷取得新進展，未來幾年電熔氧化鋯的產(chǎn)量將繼續(xù)保持快速增長，并在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。改變電熔穩(wěn)定氧化鋯的物理特性，生產(chǎn)出高質(zhì)量的電熔穩(wěn)定氧化鋯，將逐步在特種陶瓷和復(fù)合材料領(lǐng)域得到應(yīng)用。           

                                            作者：谷雨