復(fù)合氧化鋯陶瓷屬于特種陶瓷，其擁有優(yōu)良的力學(xué)性能、熱學(xué)性能、光學(xué)和電學(xué)性能。從上世紀(jì)70年代中期開(kāi)始，國(guó)際上一些發(fā)達(dá)國(guó)家就競(jìng)相投入巨資研究、開(kāi)發(fā)氧化鋯及氧化鋯陶瓷的生產(chǎn)技術(shù)，其最初應(yīng)用于航天軍工領(lǐng)域。我國(guó)從90年代開(kāi)始進(jìn)行氧化鋯的研究開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)工作。最近幾年，在國(guó)家相關(guān)政策鼓勵(lì)下，工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展和人們生活水品的大幅提高，復(fù)合氧化鋯及氧化鋯陶瓷生產(chǎn)技術(shù)和市場(chǎng)需求發(fā)展迅速。

1．復(fù)合氧化鋯粉料的生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀

復(fù)合氧化鋯粉料的制備方法有多種，但目前進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)的方法主要有共沉淀法和水熱法。其他的一些制粉方法還停留在實(shí)驗(yàn)室和中試階段。其中，最常用的制備技術(shù)主要是化學(xué)共沉淀法。該技術(shù)用高純氧氯化鋯和硝酸釔或氯化釔或氧化釔為原料，溶于去離子水中，再加入氨水等沉淀劑(或反加入)形成氫氧化鋯和氫氧化釔的共沉淀物，經(jīng)多次過(guò)濾、清洗，干燥后煅燒，完成粉體晶化過(guò)程，進(jìn)一步粉碎后得到高純超細(xì)氧化鋯粉體。該工藝簡(jiǎn)單，粉料質(zhì)量能滿足大部分領(lǐng)域的使用要求，我國(guó)目前絕大多數(shù)廠家均采用此種工藝。但多次洗滌使得工藝過(guò)程繁雜，特別是耗水量很大，每生產(chǎn)1 t粉體需耗水20—30噸，其廢水處理和排放易造成環(huán)境污染，這也是目前用化學(xué)共沉淀法生產(chǎn)氧化鋯粉體的廠家面臨的主要難題。

水熱法是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種制備納米晶氧化鋯粉體的新技術(shù)。該工藝仍以氧氯化鋯和硝酸釔或氯化釔為原料，用氨水等沉淀劑形成氫氧化鋯后放入反應(yīng)釜中，在160～250。C和十幾個(gè)大氣壓條件下，經(jīng)2～5h反應(yīng)得到顆粒發(fā)育良好的氧化鋯納米晶顆粒，然后過(guò)濾、清洗，并以特殊的方式干燥，可直接得到分散性良好的納米晶氧化鋯粉體。水熱法的最大優(yōu)點(diǎn)是可以直接從200。C左右的水介質(zhì)中得到結(jié)晶氧化物，避免了高溫煅燒工藝，這可以有效地防止粉未團(tuán)聚。與其他制粉方法相比，水熱法制備的粉體晶粒發(fā)育完整，粒徑小且分布均勻，團(tuán)聚程度少，燒結(jié)性能好，易得到合適的化學(xué)計(jì)量物和品粒形態(tài)；省去了高溫煅燒和球磨，從而避免了雜質(zhì)和結(jié)構(gòu)缺陷等，粉體在燒結(jié)過(guò)程中表現(xiàn)出很強(qiáng)的活性。

目前日本主要采用此工藝生產(chǎn)高品質(zhì)納米級(jí)氧化鋯粉體，國(guó)內(nèi)一些科研院所對(duì)此作過(guò)大量的試驗(yàn)研究。但由于設(shè)備投入大，技術(shù)要求高，而過(guò)濾、清洗工藝過(guò)程仍很繁雜，同樣存在廢水處理和污染的問(wèn)題，且干燥過(guò)程保持粉體顆粒不團(tuán)聚也比較困難。同時(shí)，該工藝生產(chǎn)的氧化鋯粉體價(jià)格很高，一般氧化鋯陶瓷生產(chǎn)廠家難以接受。

目前國(guó)內(nèi)復(fù)合氧化鋯粉料生產(chǎn)能力約為8000噸／年，實(shí)際產(chǎn)出量約為5000噸／年。其中共沉淀工藝粉料達(dá)到95％以上。共沉淀粉料能夠滿足絕大部分氧化鋯陶瓷廠家的要求。但某些應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ψ哿闲阅芤筝^高，比如制作牙齒，光通信器件，要求陶瓷有良好的韌性和耐磨性，而一些在潮濕中溫環(huán)境中使用的結(jié)構(gòu)件，要求陶瓷有良好的抗水熱老化性能。在此方面國(guó)內(nèi)仍采用公司的粉料。國(guó)產(chǎn)粉料價(jià)格約為100元／公斤，日本粉料根據(jù)不同規(guī)格型號(hào)價(jià)格分布在400—1200元；／公斤之間。縱觀近年的研究動(dòng)態(tài)，氧化鋯納米粉體的制備工藝有了長(zhǎng)足的進(jìn)展，但是各個(gè)工藝又有其不足之處，主要體現(xiàn)在制備工藝較為繁瑣，耗費(fèi)大量原材料及資源，生產(chǎn)成本較高，不符合我國(guó)所提倡的綠色生態(tài)生產(chǎn)，因此，更新型的制備技術(shù)還有待發(fā)展完善。總結(jié)起來(lái)，未來(lái)的氧化鋯粉體制備的研究趨勢(shì)在于：研究影響粉體顆粒大小、形狀和晶相的因素及影響過(guò)程的內(nèi)在機(jī)制；進(jìn)一步人為控制顆粒的大小、形狀和晶型，且使其粒徑分布更為均勻；探索工藝簡(jiǎn)單、成本較低，綠色環(huán)保，適于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)。

2.氧化鋯陶瓷的生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀

復(fù)合氧化鋯制品的成型方法主要有干法成型和濕法成型，濕法成型包括注塑成型、軋膜成型、流延成型、凝膠注模法等。燒結(jié)方法主要是常壓硅鉬棒隧道窯或箱式爐燒結(jié)，而微波燒結(jié)還處于試驗(yàn)階段。就目前整個(gè)市場(chǎng)來(lái)看，干壓一冷等靜壓是主要的成型方法。

高性能復(fù)合氧化鋯粉體是制備高性能氧化鋯結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷的前提和保證。但是成型工藝對(duì)后續(xù)燒結(jié)及陶瓷的性能也是至關(guān)重要的。對(duì)于干壓等靜壓成型工藝來(lái)說(shuō)，粉體必須具備良好的流動(dòng)性，合理的顆粒級(jí)配和適當(dāng)?shù)乃趾驼辰Y(jié)劑，以保證粉料在成型的過(guò)程中均勻填充磨具，壓制坯體密度分布均勻，同時(shí)具有一定的強(qiáng)度。為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，經(jīng)常同時(shí)使用預(yù)壓成型和等靜壓成型方法。利用等靜壓的高壓特性和施壓均勻性，得到的制品密度高且均勻，制品在燒成過(guò)程中的變形和收縮等大為減少，也不會(huì)出現(xiàn)一般成型法成型的制品因密度差產(chǎn)生應(yīng)力而導(dǎo)致的燒成裂紋。干壓法適合制備形狀較為簡(jiǎn)單的物件。

對(duì)于形狀尺寸要求比較精密的制品，往往采用濕法成型工藝。濕法工藝都涉及到煉泥或制漿的過(guò)程。泥料或漿料的均勻性是生坯制品的質(zhì)量保障的前提。各種成型方法都有其特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中，一般根據(jù)制品的要求來(lái)選擇最合適的成型方法。注射成型適合復(fù)雜零件的自動(dòng)化大批量生產(chǎn)，但是它脫脂時(shí)間較長(zhǎng)。軋膜成型是將準(zhǔn)備好的陶瓷粉料，拌以一定量的有機(jī)粘合劑和溶劑，通過(guò)粗孔和精軋成膜片后再進(jìn)行非片成型。轉(zhuǎn)膜成型具有工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，膜片厚度均勻，生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，粉塵污染小，能成型厚度很瘴的膜片等優(yōu)點(diǎn)，但用該法成型的產(chǎn)品干燥收縮和燒成收縮較干壓制品的大。該法適于生產(chǎn)批量較大的1mm以下的薄片狀產(chǎn)品。流延成型法一般適合制作薄片陶瓷制品，在陶瓷電容器、陶瓷基片和集成電路方面應(yīng)用較多。凝膠注模利用高分子化學(xué)有機(jī)單體發(fā)生聚合反應(yīng)生產(chǎn)網(wǎng)狀高聚物的機(jī)理，控制條件使粉料原位固化成型，此工藝操作簡(jiǎn)單、成本低，所成坯體具有密度高、強(qiáng)度高、缺陷少、可近凈尺寸成型等優(yōu)點(diǎn)。

采用硅鉬棒為加熱元件的隧道窯能夠連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，是目前主要的燒結(jié)方法。共沉淀粉料燒結(jié)溫度大多在1450—1500度之間，水熱超細(xì)粉料燒結(jié)溫度1350度即可。微波燒結(jié)是一種新型的燒結(jié)方法，它是利用微波具有的特殊波段與材料的基本細(xì)微結(jié)構(gòu)耦合而產(chǎn)生熱量，材料的介質(zhì)損耗使其材料整體加熱至燒結(jié)溫度而實(shí)現(xiàn)致密化的方法。氧化鋯作為一種良好的吸波材料，國(guó)內(nèi)外科研院所對(duì)微波燒結(jié)氧化鋯陶瓷及其機(jī)理進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)，20世紀(jì)90年代后期，國(guó)際上微波燒結(jié)已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，美國(guó)、加拿大、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始小批量生產(chǎn)陶瓷產(chǎn)品。其中，美國(guó)已具有生產(chǎn)微波連續(xù)燒結(jié)設(shè)備的能力。國(guó)內(nèi)發(fā)展較為滯后，目前一些微波設(shè)備廠家與氧化鋯陶瓷廠家也在聯(lián)合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，初步結(jié)果令人滿意。考慮到微波燒結(jié)應(yīng)用剛剛開(kāi)始，設(shè)備造價(jià)高等方面的原因，目前在氧化鋯陶瓷行業(yè)的應(yīng)用還停留在中試階段。相信用不了多久，微波燒結(jié)高效、節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)必將促進(jìn)其在氧化鋯陶瓷行業(yè)的應(yīng)用。

3．氧化鋯陶瓷半成品回收循環(huán)使用技術(shù)的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)

在氧化鋯陶瓷的生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生氧化鋯陶瓷的半成品，對(duì)半成品的回收和利用是氧化鋯粉體和氧化鋯陶瓷技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要的方向，這對(duì)資源的回收再利用會(huì)起到一個(gè)很積極的促進(jìn)作用。隨著氧化鋯陶瓷市場(chǎng)的發(fā)展，這方面的工作也取得了卓有成效的成績(jī)，國(guó)內(nèi)目前從半成品氧化鋯陶瓷的回收、分解、再制粉、應(yīng)用都形成了一套完整的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈，其中的氧化釔也得到了回收和利用。

4．復(fù)合氧化鋯市場(chǎng)現(xiàn)狀及前景

在特種陶瓷領(lǐng)域，氧化鋁的普及應(yīng)用最廣，其次便是氧化鋯。近兩年來(lái)，我們從產(chǎn)品訂單及市場(chǎng)銷(xiāo)售來(lái)看，氧化鋯市場(chǎng)發(fā)展很快。傳統(tǒng)的市場(chǎng)應(yīng)用方面，像氧化鋯磨介、廚房刀具、裝飾用制品、化工機(jī)械應(yīng)用等方面用量持續(xù)增大，另外一些新興的市場(chǎng)也發(fā)展較快，光電通信器件、固體燃料電池、生物修復(fù)材料應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展方興未艾。氧化鋯制品正逐漸被市場(chǎng)熟悉和接受。近兩年，氧化鋯陶瓷制品廠家數(shù)量增加了近一倍，其中大多數(shù)為民營(yíng)企業(yè)，針對(duì)特定的應(yīng)用領(lǐng)域，他們往往只生產(chǎn)l-2種特定的產(chǎn)品，占據(jù)特定的市場(chǎng)。一些氧化鋁陶瓷制品的企業(yè)，現(xiàn)在也逐步開(kāi)始轉(zhuǎn)向氧化鋯陶瓷的生產(chǎn)。這些都促進(jìn)了氧化鋯市場(chǎng)的發(fā)展。接下來(lái)一段時(shí)間，氧化鋯制品的價(jià)格不會(huì)出現(xiàn)較大波動(dòng)，但是就長(zhǎng)期來(lái)看，其價(jià)格會(huì)下降，競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)將會(huì)越來(lái)越明顯。一些氧化鋁和合金鋼應(yīng)用的領(lǐng)域占據(jù)的市場(chǎng)將逐漸被氧化鋯取代。預(yù)計(jì)2-3年內(nèi)國(guó)內(nèi)氧化鋯的市場(chǎng)需求量將達(dá)到萬(wàn)噸的數(shù)量。