氧化鋯耐火纖維主成分為ZrO2多晶體的隔熱耐火材料。又名多晶氧化鋯纖維或穩(wěn)定ZrO2纖維。中國于1978年開始研制氧化鋯耐火纖維，并很快取得成功。因ZrO2耐火纖維價格昂貴，僅限于試驗室批量試制，尚未大規(guī)模生產(chǎn)。
工藝氧化鋯耐火纖維的生產(chǎn)方法有兩種，即膠體法和先驅(qū)體法。
膠體法在氧氯化鋯溶液中加入冰醋酸，使其反應(yīng)，生成白色醋酸鋯沉淀，經(jīng)脫水、烘干再制成醋酸鋯溶液，然后加入穩(wěn)定劑(一般用Ycl2)，經(jīng)蒸發(fā)、濃縮制成粘度在5～35Pa•s范圍的膠體。這種膠體可以用離心甩絲法或噴吹法成纖得到纖維坯體，坯體在100～110℃干燥，使纖維固化，隨后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(fā)生一系列物理化學(xué)變化：100～110℃時脫除物理水；200～300℃時脫去化學(xué)結(jié)合水和有機物揮發(fā)；420℃時鋯鹽開始分解；800～1000℃時ZrO2發(fā)生晶形轉(zhuǎn)變；熱處理的最終溫度為1500～1600℃。
先驅(qū)體法把粘膠纖維(或皂化醋酸纖維、聚酯纖維、聚酰胺纖維等)在一定濃度的稀鹽酸或乙二胺溶液中浸泡，使纖維膨化，用離子交換水洗凈膨化了的纖維，再把它浸泡到含有YCl2穩(wěn)定劑的氧氯化鋯(或醋酸鋯、草酸鋯)水溶液中，使鋯鹽進入有機纖維的分子“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于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(fā)，使鋯鹽分解成zrO2，并與穩(wěn)定劑起作用，使Zr02穩(wěn)定化，這樣就得到穩(wěn)定的多晶ZrO2纖維。
性能多晶ZrO2纖維的耐火性能好(Zr02熔點2590℃)，熱導(dǎo)率低，化學(xué)穩(wěn)定性好，有較強的抗侵蝕性能，因此是一種優(yōu)良的高溫隔熱材料，其性能見表。
應(yīng)用zrO2纖維可以進一步加工成各種耐火纖維制品，用作高溫、高效隔熱材料，如用作各種高溫電爐的內(nèi)襯，熔融金屬的過濾器，高溫催化劑載體，噴氣飛機和導(dǎo)彈的保護材料等。氧化鋯耐火纖維的最高使用溫度為1600℃。
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指 標(biāo) |
USZYBF2 （美國） |
膠體法ZrO2纖維 （中國） |
| 主成分ZrO2+Y2O3含量／％ |
99 |
98 |
| 晶相 |
ZrO2 (四方+立方) |
Zr02 (四方+立方) |
| 晶粒尺寸／nm |
>100 |
>100 |
|
纖維直徑／pm |
3～5 |
<8 |
| 纖維長度／mm |
25～300 |
～10 |
| 加熱線收縮／％ |
1．56 |
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| 熱導(dǎo)率／W· (m·K)-1 |
(1650 ℃，1h) |
1600℃，6h)O.173 熱面1300℃平均912 ℃) |
純氧化鋯制品可以用制純氧化物制品的一般工藝方法制的。通常將ZrO2原料和穩(wěn)定劑按一定配比在球磨機中共同濕磨至小于2um，然后經(jīng)分離、干燥、打粉制成團塊，并在1700度下預(yù)燒，使之穩(wěn)定下來。再將穩(wěn)定的固塊破碎和根據(jù)制品要求的性質(zhì)濕磨到要求的細(xì)度。用注漿成型時，須將球磨機用鹽酸處理后，加蒸餾水清洗。清洗時加入0.3%（濃度為10%）的阿拉伯樹膠，作為顆粒清洗時的降沉劑，清洗至PH=6-7，經(jīng)烘干（水分小于0.15%時），即可配漿澆注。也可用酸性泥漿澆注成型，其PH=2，含水量28%-30%，小于5um的顆粒在90%為適宜。如用壓制方法成型時，須在制備好的一定顆粒和粉料的配料只加入粘結(jié)劑（磷酸、硼酸、糊精或Zr(OH)2等）制成坯料。成型后的磚坯經(jīng)干燥后在1700-2000度下燒成。
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本文“氧化鋯耐火纖維介紹”由科眾陶瓷編輯整理，修訂時間：2016-07-04 11:03:01
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