1 前言

縫殼中Zr含量居第20位，自然界中氧化鋯礦物主要是由鋯英石和斜長石組成，氧化鋯及制品主要原料是锫英石，全球90％的氧化鋯(初級產品)由中國制造。氧化鋯按制作工藝不同分為化學法氧化鋯和電熔法氧化鋯，電熔氧化鋯又分為電熔單斜氧化鋯和電熔穩定氧化鋯。氧化鋯主要化學成份是ZrO2,常壓下純ZrO2有3種晶形，它們相互轉化如下：單斜晶-1170-四方晶形-2370-當立方晶形-2715-熔體。

Zr02是一種高熔點化學穩定性強的材料，它同時具有酸性、堿性、氧化還原性的無機非金屬材料，化學性質穩定，耐酸堿具強抗腐蝕性能，抗氧化性接近Nb205、Ta2 03；有優越的物理性能，無輻射光學性能好、熔點高、耐高溫、熱膨脹系數小、有小的比熱和導熱系數小具優良的熱穩定性，有超高硬度強度耐磨損具突出的機械性能，可塑性好易加工成板、絲等特性以及穩定化后的增韌性。

氧化鋯及制品是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原料之一，是支撐現代高溫電熱裝備、航空航天器構件、軍工、核反應、原子能領域、敏感元件、玻璃、人造寶石、冶金耐火材料等高新技術新材料產業的支柱之一；是國家產業政策中鼓勵重點發展的高性能新材料之一。

隨著氧化鋯系列產品的開發生產，進一步將其應用領域擴展到結構材料和功能材料中。

2軍工、航天、核反應、原子能等國防工業

Zr有突出地核性能是發展原子能工業不可缺少的材料，我國大型核電站普遍用此材料，如核動力發電每一萬千瓦發電一年消耗20～25噸Zr材料，3萬馬力的核潛艇用作核燃料的包套和壓力管的用量達20～30噸，用于核反應堆的堆蕊結構材料具有燃耗低、經濟性好、運行安全、破損低等優點。Zr具高硬度高強度，含Zrl％地裝甲鋼、大炮鋼、不銹鋼是制造是制造裝甲車、坦克、大炮和防彈單板等武器的重要材料；又因其具有極高熔點、傳熱率低以及極好的耐磨性能用于航天飛機外殼的隔熱瓦、火箭及導彈、雷達保護罩，加入氧化釔穩定劑穩定后的氧化锫陶瓷涂層用于高性能渦輪航空發動機上。

3能源材料

固體氧化物燃料電池是一種新型發電裝置，氧化鋯因其具有氧離子傳導性、在高溫下導電性能增強，故可用于制造固體燃料電池。采用氧化锫制作的燃料電池具有高效、能源轉換快、無污染、體積小、節能減排、全固態結構以及對多種燃料氣體的廣泛適應等優良特性，有大量替代傳統燃料電池之趨勢。氧化鋯制品也作石油催化劑。

4生物功能材料

氧化鋯材料制品制作人工關節、骨修復、牙齒等，用該材料制作的烤瓷牙具有以下優點：

4．1最佳美學效果

氧化鋯光學性能好、化學性資穩定，故作出的烤瓷牙光線透光性好較真實，且鑲人后頸部不象其他金屬會變黑變暗發青。

4．2最佳生物相容性

氧化鋯導熱系數小利于牙髓保護，因具耐酸堿抗氧化性對牙齦無毒無刺激無過敏不腐蝕，其生物相溶性優于各種金屬。

4．3最佳精密度和邊緣密合

氧化鋯機械性能好韌性高可塑性強易于加工，能保證模內冠的精確和優良邊緣密閉性，瓷牙與患者口內基牙切合減少修復后牙根類發病率。

4．4最具可靠性

氧化鋯穩定的化學性質不與空氣、水及其他電解質發生化學、生物反應對人體無害，常溫下絕緣、對X射線無阻擋、頭顱X射線、CT、核磁共振檢查無需撤掉假牙；

4．5高密度、高強度、高韌性

此材料制作的烤瓷牙曲強度>900MPa，強度比Empressz(鑄瓷冠)高1．5倍，抗破裂以及破裂后強韌的固化性。

5氧化鋯在纖維中應用

該材料是唯一能滿足2000℃以上超高溫氧化氣氛下長期使用，是目前國際最頂尖的高檔輕質耐火材料；氧化鋯常溫下為絕緣材料比電阻1015ΩNaN，溫度升至600℃可導電、1000℃以上是良導體，可作1800℃高溫發熱元件，最高工作溫度可達2400℃，現已用于2000℃以上氧化氣氛下的發熱元件及設備中，磁流體發電的電極材料也在研究中，還用于1500～2200℃的超高溫工業窯爐、超高溫實驗電爐和其他超高溫加熱裝置。用于陶瓷燒結、金屬冶煉、高溫分解、半導體制造、石英熔融、晶體生長、實驗室研究等；可作高溫過濾材料和高溫反應催化劑載體，也用于高溫下液體或氣體過濾除雜質以及高溫化學反應合成、裂解、催化劑等，用于航空航天、國防軍工、原子能等關鍵領域。

6氧化鋯在耐火材料中的應用

6．1鋼鐵行業

鑄鋼耐火材料特別是生產高靜壓成型產品包括中間溜槽鋼、出液口、侵入式噴嘴、滑動擋板，特別是暴露在最高溫中心區域內的設備。

6．2特種玻璃行業

如耐火材料(A12 03-Zr02一Si02 AZS)：氧化鋯賦予熔融玻璃良好抗高溫、抗腐蝕性能、不出現現反應區、玻璃內不產生碎石，這種材料是ZrO2岔量越高、級別越高，抗腐蝕能力則越強。

6．3耐火坩堝

氧化鋯熔點高達2700℃，加熱至1900。C不與熔融的AI、Fe、Ni、Pt等金屬以及硅酸鹽、酸性爐渣反應，用其制作的坩堝能成功熔煉Pt、Pd、La、Cs等金屬及合金，用于熔煉K、Na、石英玻璃以及氧化物。

6．4氧化鋯窯爐材料、氧化鋯空心磚

大型玻璃池窯頂部和關鍵部位由氧化鋯材料制成，空心磚石是指將熔融的氧化鋯吹制得到大小不同的空心球制備各種高級隔熱磚，它能避免陶瓷纖維老化后粉塵污染、有益環保。

7通訊領域、電子領域

氧化鋯具優良力學性能、耐腐蝕、特殊光性能、電性能和高絕緣性能是光通訊重要元件、光纖連接器主要材料；以前使用的金屬、塑料材料因光損大使用壽命短已被氧化鋯材料取代。

電子領域主要在集成電路基板、電容、電阻等電子元件上使用。

8汽車領域

汽車零部件中的火花塞、氣門、觸媒等使用氧化鋯材料；該行業在使用三效催化轉化器降低排放污染的發動機上安裝氧傳感器中使用最多的是氧化鋯；日本科學家制成多空氧化鋯傳感器裝在發動機上自檢發動機中氧與然燒氣體比例來自動控制輸入氣體和排出氣體比例、極大減少汽車尾氣排放量節約能源；該技術在我國已被應用。保時捷汽車制動盤和人造傳送帶也使用氧化鋯材料。

9機械領域

氧化鋯具抗磁、電絕緣、耐磨耐腐蝕、無油自潤滑、耐高溫耐寒等優點，被用于極為惡劣和特殊環境

中。如：

9．1微型冷風扇

用氧化鋯材料制作的風扇其產品噪音、穩定性、壽命優于傳統產品，富士康生產的電腦散熱風扇就是使用的該材料。

9．2閥門

我國各行業普遍使用金屬閥門、受材料限制，金屬被腐蝕破壞了閥門的可靠性及耐磨期限，使用過程中摩擦表面由于機械作用金屬與壞境發生化學、電化學反應產生磨損破壞，石油、天然氣、油層水等介質中H2S、C02和有機酸使其表面破壞增大而失去工作能力；而氧化鋯材料制作的閥門則有耐磨、化學性質穩定、防腐、抗高溫、熱震性好等優良特性更能勝任這一領域。

9．3缸套

磨介、攪拌棒、軸承。

10 民用

(1)氧化鋯制作的陶瓷刀具環保、不生銹、耐用、耐磨損、耐酸堿、防靜電、強度高、不與食物發生反應等優點，現市場有：餐刀、剪刀剃須刀、手術刀、畜牧用推剪刀。

(2)河北勇龍邦大新材料公司與清華大學新型

陶瓷與工藝國家重點實驗室共同研制“園珠筆用氧化鋯陶瓷球珠”克服斷線掉球死珠現象、填補國內空

白、被列為國家制筆行業“十一五”國家重點推廣新產品。

(3)寶石材料人工合成氧化锫即“CZ鉆”最早由蘇聯人合成，它光學性能好是物美價廉的鉆石替代品。

11陶瓷添加劑

氧化鋯是黃綠色顏料良好的助色劑，要性能好的釩锫黃顏料必須用質純的氧化鋯；高純氧化鋯能提高釉的高溫粘度擴大高溫粘度變化的溫度范圍，有較好的熱穩定性；ZrO2含量在2％～3％時可提高釉料抗龜裂性能還起浮濁劑作用。

12 結語

由于氧化鋯具有優良獨特的物理性能和化學性質，使氧化锫及制品具有許多用途。中國有著較為豐富的鋯資源，氧化鋯發展前景較為廣闊；目前我國愈來愈重視加強超細、高純度氧化鋯、高純度穩定氧化錯、納米材料、高性能復合材料等制品的研制和開發。隨著科學技術、新材料工業、電子信息產業的發展，氧化鋯以及高性能復合系列產品加快了研發、生產步伐，并進一步將其應用領域擴展到結構材料和功能材料等等方面，被廣泛應用于航天軍工、機械工程、電子通訊、生物、能源、汽車、冶金等領域，是工業技術特別是尖端技術不可缺少的關鍵材料，是代表現代材料發展的主要方向，氧化锫在高新技術領域的應用將會更加廣泛。