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　　氧化鋯系陶瓷材料作為先進(jìn)陶瓷中朂重要的一類(lèi)材料，是一種現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常重要的基礎(chǔ)材料。隨時(shí)手機(jī)5G時(shí)代的到來(lái)，氧化鋯陶瓷因其手感溫潤(rùn)如玉、抗刮耐磨、幾乎無(wú)信號(hào)屏蔽、散熱性能優(yōu)良等特性，被應(yīng)用在手機(jī)蓋板、指紋模組等結(jié)構(gòu)件，已成為產(chǎn)業(yè)的熱點(diǎn)，讓更多人關(guān)注到這種陶瓷材料。
　　一、氧化鋯陶瓷介紹
　　氧化鋯陶瓷，即ZrO2陶瓷（Zirconia Ceramic），具有熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高、硬度大、優(yōu)良的耐磨性、常溫下為絕緣體、而高溫下則具有導(dǎo)電性等優(yōu)良性質(zhì)。純ZrO2為白色，含雜質(zhì)時(shí)呈黃色或灰色，一般含有HfO2，不易分離。世界上已探明的鋯資源約為1900萬(wàn)噸，氧化鋯通常是由鋯礦石提純制得。由于具有相變?cè)鲰g特性，消費(fèi)電子用陶瓷材料大部分為氧化鋯陶瓷。
　　二氧化鋯有三種晶型：低溫型的單斜晶（m-ZrO2），中溫型的四方晶（t-ZrO2），高溫型的立方晶（c-ZrO2），上述三種晶型存在于不同的溫度范圍，并可以相互轉(zhuǎn)化。
　　二、性能及特點(diǎn)
　　氧化鋯陶瓷是一種新型高技術(shù)陶瓷，它除了具有高強(qiáng)度、硬度、耐高溫、耐酸堿腐蝕及高化學(xué)穩(wěn)定性等條件，同時(shí)具有抗刮耐磨、無(wú)信號(hào)屏蔽、散熱性能優(yōu)良等特點(diǎn)，同時(shí)可加工性強(qiáng)，外觀效果好，適于批量生產(chǎn)。

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　　熔點(diǎn)高
　　氧化鋯的熔點(diǎn)為2715℃，較高的熔點(diǎn)以及化學(xué)惰性使氧化鋯可作為較好的耐火材料。
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　　硬度大、耐磨性好
　　氧化鋯陶瓷具有較大的硬度和較好的耐磨性。而從具體數(shù)據(jù)來(lái)看，氧化鋯陶瓷莫氏硬度在8.5左右，非常接近藍(lán)寶石9的莫氏硬度，而聚碳酸酯的莫氏硬度只有3.0，鋼化玻璃的莫氏硬度5.5，鋁鎂合金的莫氏硬度6.0，康寧玻璃的莫氏硬度為7。
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　　強(qiáng)度與韌性相對(duì)大
　　氧化鋯陶瓷具有較大的強(qiáng)度（可達(dá)1500MPa），雖然韌性和一些金屬相比有較大差距，但相比于其他陶瓷材料，氧化鋯陶瓷在“陶瓷圈兒”算是佼佼者（1-35MPa.m1/2）。
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　　低熱導(dǎo)率、低膨脹系數(shù)
　　氧化鋯的熱導(dǎo)率在常見(jiàn)陶瓷材料中更低（1.6-2.03W/（m.k）），熱膨脹系數(shù)與金屬接近。因此，氧化鋯陶瓷適宜做結(jié)構(gòu)陶瓷材料，如氧化鋯陶瓷手機(jī)外觀結(jié)構(gòu)件。
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　　電學(xué)性能好
　　氧化鋯的介電常數(shù)是藍(lán)寶石的3倍，信號(hào)更靈敏，更適合指紋識(shí)別貼片等。從屏蔽效能來(lái)看，氧化鋯陶瓷作為非金屬材料對(duì)電磁信號(hào)沒(méi)有屏蔽作用，完全不會(huì)影響內(nèi)部的天線布局，可以方便的一體成型，適應(yīng)5G時(shí)代的帶來(lái)。
　　三、粉體制備工藝
　　氧化鋯陶瓷的性能依賴(lài)于高質(zhì)量的氧化鋯粉體。自然界中鋯元素主要分布在鋯英石內(nèi)，鋯英石的主要成分是ZrSiO4，一般先采用火法冶金工藝將ZrSiO4破壞，然后用濕化學(xué)法將鋯浸出，其中間產(chǎn)物一般為氯氧化鋯或氫氧化鋯，中間產(chǎn)物再經(jīng)煅燒可制得不同規(guī)格、用途的ZrO2產(chǎn)品。
　　今天我們就來(lái)講一下氧化鋯陶瓷粉體的幾大制備方法及其優(yōu)缺點(diǎn)。
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　　共沉淀法
　　優(yōu)勢(shì)：設(shè)備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低廉，且易于獲得純度較高的納米級(jí)超細(xì)粉體，目前國(guó)內(nèi)大部分氧化鋯生產(chǎn)企業(yè)采用的都是這種方法。
　　缺點(diǎn)：沒(méi)有解決超細(xì)粉體的硬團(tuán)聚問(wèn)題，粉體的分散性差，燒結(jié)活性低。
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　　水解沉淀法
　　水解沉淀法分為鋯鹽水解沉淀和鋯醇鹽水解沉淀兩種方法。
　　優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便。
　　缺點(diǎn)：反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)(>48小時(shí))，耗能較大，所得粉體也存在團(tuán)聚現(xiàn)象。
　　優(yōu)點(diǎn)：幾乎全為一次粒子,團(tuán)聚很少；粒子的大小和形狀均一；化學(xué)純度和相結(jié)構(gòu)的單一性好。
　　缺點(diǎn)：原料制備工藝較為復(fù)雜，成本較高。
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　　水熱法
　　優(yōu)點(diǎn)：粉料粒度極細(xì)，可達(dá)到納米級(jí)，粒度分布窄，省去了高溫煅燒工序，顆粒團(tuán)聚程度小。
　　缺點(diǎn)：設(shè)備復(fù)雜昂貴，反應(yīng)條件較苛刻，難于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
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　　溶膠-凝膠法
　　溶膠-凝膠法是被廣泛采用的制備超細(xì)粉體的方法。它是借助于膠體分散體系的制粉方法，形成幾十納米以下的Zr(OH)4膠體顆粒的穩(wěn)定溶膠，再經(jīng)適當(dāng)處理形成包含大量水分的凝膠，后經(jīng)干燥脫水、煅燒制得氧化鋯超細(xì)粉。
　　優(yōu)點(diǎn)：(1)粒度細(xì)微,亞微米級(jí)或更細(xì)；(2)粒度分布窄；(3)純度高,化學(xué)組成均勻,可達(dá)分子或原子尺度；(4)燒成溫度比傳統(tǒng)方法低400～500℃。
　　缺點(diǎn)：(1)原料成本高且對(duì)環(huán)境有污染；(2)處理過(guò)程的時(shí)間較長(zhǎng)；(3)形成膠粒及凝膠過(guò)濾、洗滌過(guò)程不易控制。
　　四、典型應(yīng)用（領(lǐng)域）
　　氧化鋯陶瓷在現(xiàn)代工業(yè)和生活中得到廣泛應(yīng)用。下面我們來(lái)簡(jiǎn)單介紹下它的主要應(yīng)用。
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　　手機(jī)等3C電子領(lǐng)域
　　氧化鋯陶瓷的無(wú)信號(hào)屏蔽、耐摔耐磨耐折，同時(shí)外觀溫潤(rùn)如玉，手感好，廣泛引用于手機(jī)等3C電子領(lǐng)域。主要用作手機(jī)背板及其他手機(jī)結(jié)構(gòu)件。
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　　智能穿戴領(lǐng)域
　　氧化鋯陶瓷與金屬相比，具有更好的耐磨性，且表面光潔，質(zhì)感好，不氧化。瑞士******“雷達(dá)”牌、蘋(píng)果、香奈兒等知名品牌都有推出高端的陶瓷手表。
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　　光通訊領(lǐng)域
　　目前光纖連接器接插件廣泛使用陶瓷插芯和套筒。高強(qiáng)度和高韌性的陶瓷制備的陶瓷插芯，不但可達(dá)到高精度要求，而且使用壽命長(zhǎng)，插入損耗和回波損耗非常低。
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　　生物醫(yī)用領(lǐng)域
　　氧化鋯陶瓷材料由于高強(qiáng)度、高韌性、耐腐蝕、耐磨損和良好的生物相容性，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)朂常見(jiàn)的應(yīng)用是作為齒科修復(fù)材料和手術(shù)刀具。
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　　汽車(chē)領(lǐng)域
　　氧化鋯陶瓷的熱傳導(dǎo)系數(shù)小，而熱膨脹系數(shù)又比較大，所以用它做成發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的零部件有很好的隔熱性，同時(shí)在熱膨脹性上又與金屬材料較接近?？捎米鞲咨w底板、氣缸內(nèi)襯、活塞頂、氣門(mén)座圈等。但是由于發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件苛刻，陶瓷部件在高溫下強(qiáng)度變化較大，所以距離商業(yè)性應(yīng)用還有一段距離。
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　　珠寶領(lǐng)域
　　高精密陶瓷與貴金屬合金粉末混合燒制，并經(jīng)過(guò)數(shù)道精密?chē)?yán)格的工序和多次機(jī)器打磨拋光而朂終融入珠寶設(shè)計(jì)中。這種陶瓷不僅輕盈耐磨，還具有抗敏感的特性，佩戴舒適。是當(dāng)下朂時(shí)髦的珠寶材質(zhì)之一，而備受各大珠寶品牌的青睞。
　　很多******品牌如寶格麗經(jīng)典系列B.Zero1和Save The Children系列、Chanel Ultra系列、卡地亞等珠寶中都應(yīng)用了陶瓷材質(zhì)。
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　　日常生活領(lǐng)域
　　陶瓷是中國(guó)幾千年文化的傳承，除了上述應(yīng)用以外，陶瓷還在我們?nèi)粘Ｉ钪袩o(wú)處不在。陶瓷具有耐高溫、耐腐蝕、抗氧化、高強(qiáng)度、耐磨損，且天然抗菌等特性，可用作瓷碗勺、花瓶、陶瓷刀等。
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　　其它領(lǐng)域
　　氧化鋯陶瓷力學(xué)性能較好，且耐磨、抗腐蝕，可以用作陶瓷軸承，也可制成陶瓷刀具。同時(shí)氧化鋯陶瓷為弱酸性氧化物，能抵抗算下或中性熔渣侵蝕（但會(huì)被堿性爐渣侵蝕），可制成耐火坩堝，用于冶金。而高強(qiáng)度、高韌性、抗腐蝕等特點(diǎn)也讓氧化鋯陶瓷在石油、化工、機(jī)械、航空等領(lǐng)域有一定應(yīng)用。

keyword：氧化鋯陶瓷

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