氧化锌压敏陶瓷

第1篇：氧化锌压敏陶瓷

浅谈氧化锑在陶瓷行业中的应用

摘 要：本文简要阐述了三氧化二锑的物理和化学性质以及生产工艺，并就氧化锑在陶瓷行业中的应用进行了详细的分析和介绍。

关键词：氧化锑;陶瓷;应用;桔黄;乳浊剂

1 前言

三氧化二锑为白色立方晶体，熔点为656℃，相对密度为5.2，属于两性物质，易溶于酸;在水中的溶解度为0.002g/100mL。三氧化二锑在空气中加热至300～400℃变黄，可得锑酸锑〔Sb(SbO4)〕，其相对密度为5.82，高温条件下放出氧，成为三氧化二锑。二聚物Sb4O6在800℃条件下开始离解为Sb2O3，到1800℃几乎完全离解。

锑的氧化物有两种形式：Sb2O3和Sb2O5。在陶瓷行业中一般三氧化二锑应用较多，通常要求单质锑的含量在60%以上，低于这个标准的氧化锑用于钛系列产品生产时，由于所含杂质铅和砷过高，容易导致产品中间层夹生或黑心等问题的出现。如果使用五氧化二锑，它对环境保护有一定的益处。工业级氧化锑含量在80%以上，其五氧化二锑较三氧化二锑更具有粘性，在混料过程中可以减少粉尘产生。但五氧化二锑的价格会略高于三氧化二锑产品，导致产品成本略有上升。

需要说明的是，三氧化二锑具有一定的毒性，吸入后会引起上呼吸道刺激、头痛、恶心、呕吐、呼吸困难，对眼睛和皮肤也有刺激。摄入后会引起胃肠道刺激、恶心、呕吐、口腔和咽喉烧伤及中枢神经系统抑制等症状，长时间后会导致肝、肾损害，以及皮肤损害，引起皮肤干燥、皲裂，还可能引起皮炎或湿疹。因而，陶瓷厂家在使用含锑产品时，一定要做好防护工作。

2 氧化锑的生产工艺

目前市场中的氧化锑产品主要来源于湖南，通过初步的球磨和浮选工艺，能够从铅锌矿或者是铅锑矿中提取出含量达60%左右的硫化锑精矿。然后，将硫化锑精矿进行去硫提纯工艺处理，可以得到金属单质锑。三氧化二锑由金属锑在空气中熔化或燃烧制得。直接燃烧锑单质能得到Sb2O3。Sb2O5则通常由锑单质被硝酸氧化到H[Sb(OH)6]，再脱水而得。Sb2O3是两性偏碱性的氧化物，难溶于水。而Sb2O5是两性偏酸性的物质，水合Sb2O5不溶于硝酸溶液，仅稍溶于水，但溶于KOH溶液生成K[Sb(OH)6](锑酸钾)，锑酸钾是鉴定Na+的试剂。五氧化二锑为淡黄色粉末，难溶于水，微溶于碱生成锑酸盐，由金属单质锑或三氧化二锑与浓硝酸反应制得。

3 氧化锑在陶瓷行业中的应用

3.1氧化锑在钛黄系列色料中的应用

钛系列产品一直占据着坯体色料的大部分市场，特别是在稀土镨黄产品价格暴涨后，部分厂家开始逐步使用钛系列中的米黄产品来代替镨黄。钛系列产品主要由钛白粉、氧化锑和铬绿组成，其中钛白粉作为载体，氧化锑作为发色体。因此，氧化锑的产品含量将直接影响钛系列产品的最终品质。当然，并不是说氧化锑的含量越高生产出来的钛黄就越好。

一般来说，钛黄中氧化锑的含量在3%~14%之间，根据氧化锑的含量可以适当地调整配方，从而达到最佳的发色效果。氧化锑的纯度一般要求在65%~90%之间，锑含量高的产品在配方中可以适当减少其用量。如配方中同比例使用锑量情况下，使用五氧化二锑时，其产品的黄度值明显提升。当然，铬绿也是主要的发色元素之一。但是铬绿的总量超过5%时，在配方中没有很大的影响作用。桔黄和米黄配方中锑含量和锑用量的对比效果，如表1、2所示，其中色料含量为3wt%，所使用的坯料的化学组成见表3。

由表1可知，氧化锑纯度越高，色料越鲜艳，黄度值高。作为米黄来说，由表2可知，当氧化锑的纯度不变，随锑的含量增加，其颜色发生明显变化，可以调配出黄到橘黄的色调。

3.2氧化锑在锑锡灰色料中的应用

锑锡灰色料多半应用在复古砖产品中，由于氧化锑和氧化锡之间可以生成比较稳定的晶型结构，因而高温稳定性非常好，较常规的钛系列和锆系列产品更能经受高温反应，因此可应用在一些日用瓷上。当然，由于锑锡灰的色调比较复古，氧化锡的价格也在逐年上涨，目前许多色料厂家基本上不再生产锑锡灰，通常通过钴蓝等耐高温色料调制而成。纯度相同，用量不同的氧化锑对锑锡灰色料的影响见表4。不同纯度，用量相同的氧化锑对锑锡灰色料的影响见表5，其中所用色料含量为3wt%。所采用熔块的化学组成如表6所示，该熔块的烧成温度为1050~1100℃。

由表5可知，氧化锑的纯度对锑锡灰的影响非常明显，纯度越高的氧化锑烧出的锑锡灰色调蓝度值越高。由表4可知，氧化锑的用量低于10%时，对色料的饱和度有一定的影响，当氧化锑的用量超过10%时，增加氧化锑的用量对色料的饱和度影响不大。

3.3氧化锑在釉料中的应用

在陶瓷熔块配方中，部分需要乳浊度高的产品，需要适当加入氧化锑来提高产品的乳浊度。锑在釉料中起乳浊剂和着色剂的作用，单独使用氧化锑不能制成有色玻璃。乳浊釉在陶瓷工业中，包括日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生洁具等各个方面都具有广泛的应用。乳浊釉就是在透明釉中加入乳浊剂，会促使釉中出现细小结晶体、气泡、熔析等现象，对光线产生散射作用，而获得不透明的乳浊状釉面。

乳浊剂是乳浊釉中最关键的成分，在现代陶瓷工业中常用的乳浊剂主要有：硅酸锆(ZrSiO4)、氧化锆(ZrO2)、氧化钛(TiO2)、氧化锡(SnO2)、氧化铈(CeO2)、五氧化二锑(Sb2O5)、氧化锌(ZnO)、氧化铝(Al2O3)、含锂矿物、含磷矿物、氟化物等。五氧化二锑(Sb2O5)作为陶瓷釉料乳浊剂，易于溶解、不稳定。熔块洁白，而面砖烧成后呈淡黄色。

3.4氧化锑在其它行业的应用及危害

三氧化二锑是一种白色颜料，可用于油漆等工业，并可制备各种锑化物。最初用于降低锐钛型二氧化钛的粉化，该颜料呈惰性，透光性差。作为阻燃剂可广泛用于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙、工程塑料(ABS)、橡胶、油漆、涂料、合成树脂、纸张等材料的阻燃。作为消泡剂用于熔化玻璃，清除气泡、在聚脂纤维中的催化剂。用于石油中重油、渣油、催化裂化、催化重整过程中作钝化剂。

三氧化二锑的毒性来源于产品所含的氧化砷(砒霜)含量过高。由于作为阻燃剂的三氧化二锑价格近年来一直快速攀升，一些企业为了降低成本，采购使用一些价格较低的三氧化二锑的产品，其价格明显低于正品的氧化锑产品。但是这些产品并不是严格按照国家规定的标准进行生产的，不仅氧化锑的含量不能达到国家规定，同时，由于在生产过程中使用的是一些未经严格选矿处理的锑矿来进行生产，造成产品中所含氧化砷含量过高，致使出现毒性问题。

需要说明的是，使用这种有毒的氧化锑产品不仅会对直接接触的生产人员的健康有很大的危害，同时所生产出来的阻燃产品在使用过程中也会造成环境污染。对于陶瓷色料企业来说，对此问题也应给予高度重视。

4 结语

陶瓷色釉料行业属于对有色金属矿物资源需求量很大的消耗型企业。特别是对部分稀缺的元素，如稀土、氧化锑、氧化锆等消耗量更大。目前国家正在逐步整理矿山资源和进行资源税的开征工作，相信有色类金属矿物价格还会继续上涨。陶瓷色釉料行业中常用的三氧化二锑(含量85%)的价格也从之前的3万/吨涨至目前的5万/吨左右。

三氧化二锑在陶瓷色料行业的应用主要集中在坯体钛黄系列产品的生产上，以目前我国陶瓷色料坯体市场的钛黄系列年产量80万吨计算，每年用于坯体色料市场的氧化锑用量达到6.2万吨。作为陶瓷行业的技术科研人员来讲，应将今后的研究方向放在降低产品中的氧化锑用量，另外就是需要寻找其它成本低廉的材料来代替氧化锑。

作者：秦威 胡东娜

第2篇：氧化锌压敏陶瓷个人总结

探究掺杂二氧化钛对氧化锌压敏陶瓷的

影响

个人项目总结

学

院

材料与化学工程学院

专业无机非金属材料与工程 班级13级无机非2班

指导教师 徐海燕 提交日期 20

16、

1、2

在大三刚开学的时候，李燕老师对我们说我们大三的学生要做一个CDIO项目，刚听到这个消息的时候，我的心里就在想“完了，自己的实践能力不好，以前从来没有做过这种项目，怎么办呢”，当时不知道怎么办，就按照老师的说法去找指导老师，我和室友一起找的老师是徐海燕老师，刚开始去见老师的时候，什么都没有准备，被老师教育了一顿，后来我们在去见老师的时候，都是先准备好每个人要说的东西，然后这样就不会害怕了，就这样在老师的指导下，我们一点一点把实验给做完，得到了我们想要的东西，在这次试验中，我学到了“学中做，做中学”实验原则和团队合作的实验精神，刚开始做实验的时候，我们一窍不懂，对要做什么，怎么去做一点都不了解，从最开始的实验任务布置下来，到去图书馆 网上查找文献资料，再到实验方案的设计，以及后来的实验具体操作过程，我从中间的过程学到了很多知识，从对实验的一无所知，到后来知识的一点一点总结，我感觉到从书本上学到的知识得到了充分的运用。

我们一大组有十个人，后来因为实验的需要，我们学要不同条件下的实验结果，所以我们这一大组分成了三个小组，我们这组有四个人，在我们这四个人之中，每个人都有自己的任务，在每一次老师布置任务下来之后，我们都会分工好每个人需要做的东西，这样每个人都有事情可做，避免了有人偷懒的情况。

经过了差不多一个学期的实验，CDIO就快要结束了，结题汇报很快就要进行了，在整个CDIO项目期间，我感觉最重要的不是实验结果，而是实验过程让我们学到了些什么，需要掌握的知识，实验态度，要培养我们的是，对实验要很认真，不能抱着打酱油的态度，让自己的同伴来做整个实验，而自己却在其他地方做一些其他事情，整个项目的参与过程让我体验到了实验的艰辛，也让我懂得了项目学分获得的不易，真心希望以后可以有更多这样的实验项目可以让我们来做，对我们以后的操作能力，以及以后步入社会后，参与到其他重大型的实验项目都有很大的帮助。 一.实验前的准备

无论在做什么之前，都要有一定的准备，这样才不至于等到以后发现问题重头再来，做实验更是如此。在实验前期的资料准备很重要。在网上的文献检索与查阅，图书馆查阅资料，并准备出实验的方案。在做一个实验之前就要写好实验方案，每一步要做什么，每一天去做什么，我们要制备的东西是什么，结构组成，怎样去制备，需要哪些原料，实验过程中怎样去制备，需要用到哪些仪器，以及样品制备好以后的检测问题，参考类似的实验，得到适用于我们自己实施可行的方案。我们的小组每个人都有自己的分工，我负责的是ZnO压敏陶瓷的原理特性及表征参数：

ZnO压敏电阻器是一类电阻值与外加电压成显著的非线性关系的半导体陶 瓷，其U-I特性服从关系式: I=(U/C)α

ZnO压敏电阻器常用的性能参数有压敏电压漏电流、非线性系数、通流值、能量耐量、限制电压比等，其中压敏电压、漏电流、非线性系数表示了压敏电阻器的小电流特性，通流值、能量耐量、限制电压比则表示的是大电流特性。此外，表征压敏元件性能参数还有电压温度系数，固有电容等。

1.非线性系数α 压敏电阻器的非线性系数α，亦称电压指数，是指在给定的电压下，压敏电阻器U-I特性曲线上某点的静态电阻Rj与动态电阻Rd之比值，即：

或

式中，U ：施加于压敏电阻器上的电压; I ：流过压敏电阻器的电流; C ：材料系数。

材料系数C的量纲为欧姆，其数值等于流过压敏电阻器的电流为1A时的电压值。若己知压敏电阻器的C值，由式(3)、式(4)和式(5)就可以求出压敏电阻器任意电压下的电流值。而对于实际的压敏电阻器，在整个U-I关系范围，α并不是一个常数。在预击穿区和回升区，α值都很小;在击穿区，α值很大，可以达到50以上。本文中提到的非线性系数α，是在I=1mA的条件下的α值。

2. 压敏电压U1mA 压敏电阻的线性向非线性转变的电压转变时，位于非线性的起点电压正好在I-V曲线的的拐点上，该电压确定为元件的启动电压，也称为压敏电压，

是由阻性电流测试而得的。由于I-V曲线的转变点清晰度不明显，多数情况下是在通1mA电流时测量的，用U1mA来表示。对于一定尺寸规格的ZnO压敏电阻片，可通过调节配方和元件的几何尺寸来改变其压敏电压。亦有使用10mA电流测定的电压作为压敏电压者，以及使用标称电流测试者，标称电压定义为0.5mA/cm2，电流密度测定的电场强度E0.5表示，对于大多数压敏电阻器而言，这个值更接近非线性的起始点。3. 漏电流IL压敏电阻器进入击穿区之前在正常工作电压下所流过的电流，称为漏电流IL。漏电流主要由三部分贡献：元件的容性电流，元件的表面态电流和元件晶界电流。一般对漏电流的测量是将0.83倍U1mA的电压加于压敏电阻器两端，此时流过元件的电流即为漏电流。根据压敏电阻器在预击穿区的导电机理，漏电流的大小明显地受到环境温度的影响。当环境温度较高时，漏电流较大;反之，漏电流较小。可以通过配方的调整及制造工艺的改善来减小压敏电阻器的漏电流。研究低压元件的漏电流来源是很重要的，为了促进ZnO晶粒的长大，低压元件中通常会添加大量的TiO2，过量掺杂造成压敏元件漏电流增大[6]～[9]，在元件性能测试时容易引入假象，例如压敏电压和启动电压偏离较大。测试元件的非线性时，我们希望漏电流以通过晶界的电流为主。但低压元件普遍存在吸潮现象，初烧成的低压元件漏电流可以保持在4～20μA内，放置8～24h后，元件的漏电流可以增大到200μA。这样的元件的晶界非线性并没有被破坏，但却表现出非线性低，压敏电压也稍有降低的表象。 3.通流值

通流能力是衡量压敏电阻工作区的好坏的指标。按技术标准，通流值为压敏电阻器允许通过的最大电流值。采用二次冲击测试，以8/20μs波形脉冲电流作二次最大电流冲击，需保证压敏电压变化率小于10%。压敏电阻器的通流能力与材料的化学成分、制造工艺及其几何尺寸等因素有关，应合理设计材料的配方和工艺制度，以获得性能优良的压敏电阻器。 通流能力的提高，对于提高ZnO压敏电阻器的性能非常重要，它显示出了ZnO压敏电阻器能够承受多大电流冲击和大电流冲击后性能的稳定性。因此，提高ZnO压敏电阻器的通流能力是很有意义的。

4.限制电压比

限制电压比是指在通流能力实验中通过特定电流时加在压敏电阻器两端的电压Up与压敏电压U1mA的比值。它体现了压敏电阻器在大电流通过时的非线性特性，限制电压比越小，越能起到保护电路的作用。通流值和限制电压比一同反映了压敏电阻工作特性的好坏，即是压敏电阻通流值越大越能吸收浪涌电流，限制电压比越小，分流作用就越明显，保护特性就越好。

这是我在准备ZnO压敏陶瓷的原理特性和表征参数涉及到的知识点时用到的书籍。

二.运用相关理论知识设计出实验方案

ZnO是六方晶系纤锌矿结构，晶胞结构如图，其化学键处于离子键与共价键的中间键型状态，氧离子以六方密堆，锌离子占据一半的四面体空隙，锌和氧都是四面体配位。ZnO是相对开放的晶体结构，开放的结构对缺陷的性质及扩散机制有影响，所有的八面体间隙和一半的四面体间隙是空的，正负离子的配位数均为4，所以容易引入外部杂质，ZnO熔点为2248，密度为5.6g/cm3，纯净的ZnO晶体，其能带由02-的满的2p电子能级和Zn2+的空的4s能级组成，禁带宽度为3.2～3.4eV，因此，室温下，满足化学计量比的纯净ZnO应是绝缘体，而ZnO中最常见的缺陷是金属填隙原子，所以它是金属过剩(Zn1+xO)非化学计量比n型半导体，其能带结构如图。Eda等认为，在本征缺陷中，填隙锌原子扩散最快，对压敏电阻稳定性有很大影响。

ZnO压敏电阻的缺陷除ZnO的本征缺陷外，杂质元素的添加是影响其压敏性能的极其重要的因素。国内外研究人员进行了大量研究工作，取得了大量的成果。晶体中杂质的进入或缺陷的存在，将破坏部分正常晶格的平移对称性，产生以杂质离子或缺陷为中心的局域振动模式，从而形成新的能级，这些新的能级一般位于禁带之内，具有积累非平衡载流子(电子或空穴)的作用，这就是所谓的陷阱效应[10][11]， 一般把具有显著陷阱效应的杂质或缺陷能级称为陷阱，相应的杂质或缺陷成为陷阱中心。电子陷阱是指一类具有相变特征的受主粒子(Mn、Cu、Bi、Fe、Co等)对电子形成的一种束缚或禁锢状态。从晶体能带理论来解释,它是指由于各种原因使得晶粒中的导带弯曲或不连续，从而在导带中形成的势阱[12];从晶体结构来看，电子陷阱是指某些晶格点或晶体具有结构缺陷，这种缺陷通常带有一定量的正电荷，因而能够束缚自由电子[13]，正如一般电子为原子所束缚的情况，电子陷阱束缚的电子也具有确定的能级。

到目前为止，人们对低压化及掺杂改性方面己经作了很多研究工作，得到了许多有价值的结果，如Co、Mn、Sb等可改善非线性指数，Bi、Pr、Ba、Sr、Pb、U等可使ZnO晶粒绝缘和提供所需元素(O

2、Co、Mn、Zn等)到晶界，Co、玻璃料、Ag、B、Ni、Cr等的添加可改善稳定性，而A

1、Ga、F、Cr等可改善大电流非线性指数(形成ZnO晶粒中的施主)，Sb及Si可抑制晶粒生长，Be、Ti、Sn则可促进晶粒生长。 根据前期文献调研确定了影响低压 ZnO 压敏陶瓷电性的6个主要掺杂元素：Bi、Ti、Co、Mn、Sn、Sb。我们于是决定探究掺杂Ti对 ZnO 压敏陶瓷的影响，对此我们设置了四组平行试验。

三.实验的进行，操作过程

从开始实验到实验结束差不多进行了2个月的时间。通过前期的计算，需要的原料质量。计算出来之后实根据质量和配比称量。接下来进行球磨，球磨用到的是行星式球磨机，在接下来进行的是烘干，造粒，压片，排胶，烧结，披银，焊电极，检测。其中我认为比较重要的步骤是烧结，烧结过程需要营造一个烧结环境，确保烧结后的胚体严密结实。

在烧结之前需要添加粘合剂促进原料的造粒，添加了粘结剂之后可以使样品紧合致密，压出来的粒状样品才不会膨松。这样就为后面能烧结出致密的陶瓷坯体奠定了坚实的基础。

烧结过程是坯体成为坚硬致密体的过程。烧结温度如果设定不好，就会使陶瓷出现多孔多晶多相，这不仅影响陶瓷的致密度，还会影响它的物相分析。所以在烧结时要尽量赶走气孔、使坯体表面光洁度很高。

在实验室做实验的时候要遵循实验室守则，科学使用实验仪器，避免仪器的损坏，在刚开始压片的时候，我们就因为对仪器的不了解，造成了压片机的损坏，下面是我们进行压片时拍的图片。

披银时拍的图片

焊接电极时拍的图片

测量表征参数时拍的图片

四、处理实验数据处理分析

1.前期的计算

百分摩尔比 Ti1 TiO2 0.003 Bi2O3 0.005 Co2O3 0.005 Cr2O3 0.005 MnCO3 0.005 Sb2O3 0.01 ZnO 0.967

物质的量

La2O3 0.0018 Bi2O3 0.003 Co2O3 0.003 Cr2O3 0.003 MnCO3 0.003 Sb2O3 0.006 ZnO 0.5802

质量

TiO2 0.1438164

Ti2

0.005 0.005 0.005 0.005 0.005 0.01 0.965

0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.006 0.579

0.239694

Ti3 0.01 0.005 0.005 0.005 0.005 0.01 0.96

0.006 0.003 0.003 0.003 0.003 0.006 0.576

0.479388

Ti4 0 0.005 0.005 0.005 0.005 0.01 0.97

0 0.003 0.003 0.003 0.003 0.006 0.582

0

总物质的量

0.6

总质量 0.8628984 Bi2O3 Co2O3 Cr2O3 MnCO3 Sb2O3 ZnO 1.39788 0.49758 0.456 0.34485 1.94112 47.234082 1.39788 0.49758 0.456 0.34485 1.94112 47.13639 1.39788 0.49758 0.456 0.34485 1.94112 46.89216 1.39788 5.59152 0.49758 1.99032 0.456 1.824 0.34485 1.3794 1.94112 7.76448 47.38062 188.643252

2.电性能测试数据收集

五、团队交流，分享经验

在试验进行期间，我们小组之间经常进行交流，分享经验，接下来要做什么，以及每一个人需要去做什么，我们定期的去见老师，去向老师汇报我们实验的进展情况，通过和老师交流，我们了解到实验过程中的不足，可以很好的改正。

六.总结

在整个实验过程中我涉及到的实验结果处理不多，但是每一次实验数据收集我都参与了，知道得到一份准确的实验数据不容易，让我更加珍惜此次实验的过程，经验。WPS，ORIGIN等软件我也可以很准确快速地运用，总之，这次实验带给我的东西很多很多，让我很期待下一次的CDIO。

第3篇：氧化锆陶瓷行业现状

氧化锆陶瓷作为陶瓷中应用最广的一种材料， 其计算机技术和数字化控制技术的发展促进了先进陶瓷材料工业的技术进步和快速发展，诸如自动控制连续烧结窑炉、大功率大容量研磨设备、高性能制粉粒设备等净压成型设备等先进的成套设备有利地推动了行业整体水平的提高，同时在生产效率、产品质量等方面也都明显改善，其中山东金澳科技为其 行业之最。

微晶氧化锆陶瓷制品作为其它行业或的基础材料，受着其它行业发展水平的影响和限制。从目前氧化锆陶瓷的应用情况看，应用范围越来越宽，用量越来越大，特别是在防磨工程和建筑陶瓷生产方面的 用量增加将更为显著。

作为结构陶瓷用的氧化锆是一个非常复杂的体系，其应用不仅取决于化学性能(纯度和组成)、而且还取决于相结构和氧化锆粉末的物理特性。其中金澳科技在这方面体现的尤为突出，其化学组成容易控制，相结构也是较容易调节的。而氧化锆来控制。在低温下存在四方相可能是受多个因素的影响(包括化学反应的阴离子杂技的影响)，在四方相和母体无定型相之间的结构是类似的。在晶体中晶格应变和缺陷中心存在，没有考虑t -m转变发生是低于一个给定的颗粒尺寸。这些晶格应变和缺陷中心可能由于化学杂质存在，引起ZrO从无定型状态变成四方相的结晶体。

目前制备亚微氧化锆粉体的方法很多，常见的有共沉淀法、醇盐水解法、氧氯化锆水解法、水热法(高温水解法)、溶胶-凝胶法等，这些方法各有特点，但也存在很多不足。如共常常法制务粉末存在严重的团聚现象，制备粉末都不能达到很细，分散性能很差，粒度分布不均匀，即使方法恰当，工艺操作合理，也不能区得最理想的粉末。在制造陶瓷时，由于粉末的流动性差，所以压制坯块均匀性差，烧结密度不高。

没有技术是没有话语权的!山东金澳科技以成为高科技产业为目标，以特种陶瓷的发展之路作为金澳陶瓷产业未来发展的方向，也是陶瓷企业生存壮大的根本，也只有这样才能把陶瓷做高科技的产业，才能无愧于"china"的称号。

第4篇：氧化锆陶瓷材料在汽车上的应用

一、陶瓷在汽车发动机上的应用

新型陶瓷是氧化锆等无机非金属烧结而成。氧化锆陶瓷与以往使用的氧化铝陶瓷相比，强度是其三倍以上，能耐1000摄氏度以上高温，新材料推进了汽车上新用途的开发。例如：要将柴油机的燃耗费降低30%以上，可以说新型陶瓷是不可缺少的材料。 现在汽油机中，燃烧能量中的78%左右是在热能和热传递中损失掉的，柴油机热效率为33%，与汽油机相比已十分优越，然而仍有60%以上的热能量损失掉。因此，为减少这部分损失，用隔热性能好的陶瓷材料围住燃烧室进行隔热，进而用废气涡轮增压器和动力涡轮来回收排气能量，有试验证明，这样可把热效率提高到48%。 氧化锆陶瓷零件 氧化锆陶瓷零件 同时，由于新型陶瓷的使用，柴油机瞬间快速起动将变得可能。采用新型陶瓷的涡轮增压器，它比当今超耐热合金具有更优越的耐热性，而比重却只有金属涡轮的约三分之一。因此，新型陶瓷涡轮可以补偿金属涡轮动态响应低的缺点。

其他正在进行研究的有：采用新型陶瓷的活塞销和活塞环等运动部件。由于重量的减轻，发动机效率可望得到提高。

二、特种敏感陶瓷在汽车传感器上应用

对汽车用传感器的要求是能长久适用于汽车特有的恶劣环境(高温、低温、振动、加速、潮湿、噪声、废气)，并应当具有小型轻量，重复使用性好，输出范围广等特点。陶瓷耐热、耐蚀、耐磨及其潜在的优良的电磁、光学机能，近年来随着制造技术的进步而得到充分利用，敏感陶瓷材料制成的传感器完全能够满 足上述要求。

三、陶瓷在汽车制动器上的应用

陶瓷制动器是在碳纤维制动器的基础上制造而成的。一块碳纤维制动碟最初由碳纤维和树脂构成，它被机器压制成形，之后经过加热、碳化、加热、冷却等几道工序制成陶瓷制动器，陶瓷制动器的碳硅化合物表面的硬度接近钻石，碟片内的碳纤维结构使它坚固耐冲击，耐腐蚀，让碟片极为耐磨。目前此类技术除了在F1赛车中应用，在超级民用跑车中也有涉及，例如奔驰的CL55 AMG。

四、陶瓷在汽车减振器上的应用高级

轿车的减振装置是综合利用敏感陶瓷正压电效应、逆压电效应和电致伸缩效应研制成功的智能减振器。由于采用高灵敏度陶瓷元件，这种减振器具有识别路面且能做自我调节的功能，可以将轿车因粗糙路面引起的振动降到最低限度。

五、陶瓷材料在汽车喷涂技术上的应用

近年来，在航天技术中广泛应用的陶瓷薄膜喷涂技术开始应用于汽车上。这种技术的优点是隔热效果好、能承受高温和高压、工艺成熟、质量稳定。为达到低散热的目标，可对发动机燃烧室部件进行陶瓷喷涂，如活塞顶喷的氧化锆，缸套喷的氧化锆。经过这种处理的发动机可以降低散热损失、减轻发动机自身质量、减小发动机尺寸、减少燃油消耗量。

六、智能陶瓷材料在汽车中应用

作为氧化锆陶瓷产品分类的智能陶瓷材料，其中包括在汽车制造中使用的对环境敏感且能对环境变化作出灵敏反应的材料，目前已成为材料科学及工程领域中研究的焦点。

汽车上使用的智能陶瓷产品，包括功能材料、驱动系统与反馈系统相结合的智能材料系统或结构。由于其综合性功能的发挥，可使汽车产品在行驶时感知与响应外界环境的变化，使汽车产品拥有自检、自测、自诊断、自修复、自适应等诸多性能。当前有些功能陶瓷制品已具有智能化的功能，如半导体钛酸钡正温度系数热能电阻及氧化锌变阻器，它们对于温度和电压具备自身诊断、候补保护与自身修复的功能，可以使材料本身拥有抵抗环境突然变化的能力，并可重复多次使用。在智能陶瓷系统中，压电陶瓷是最重要的品类。现在已经普及使用及正拟开发研制的压电类智能陶瓷制品及材料系统如下：

汽车减震装置：利用智能陶瓷产品的正压电效应、逆压电效应研制出的智能减震器，具有识别路面并自我调节的功能，可将粗糙路面对汽车形成的震动减到最低限度，整个感知与调节过程只需要20秒。另外，采用智能陶瓷材料制成的减震装置还可以推广应用在汽车产品之外的领域，如使用到精密加工的稳固工作平台等。

汽车智能雨刷：利用钛酸钡陶瓷的压阻效应制成智能陶瓷雨刷，可以自动感知雨量，自动将雨刷调节到最佳速度。

汽车有源消声陶瓷材料：由压电陶瓷拾音器、谐振器、模拟声线圈和数字信号处理集成电路组成的有源消声陶瓷材料，可把汽车的震动频率降低到500赫兹以下。此外，还可以利用智能陶瓷材料开发出智能安全系统与智能传输系统，如在安全气囊中，也使用了智能陶瓷元件。现代智能陶瓷材料的开发研究与市场，已经处在方兴未艾时期，同时它的应用已经不仅限于汽车工业，而且对造船、建筑、机械、家电、航天、国防等工业领域产生重要影响，将大大提高各类机械与电子产品的智能与自动化水平。

总之，氧化锆陶瓷是一种正在不断开发中的陶瓷材料产品，但原料的制取、材料的评价和利用技术等许多方面都有尚待解决的课题。目前，氧化锆陶瓷在汽车的应用并不广泛，其中的主要原因有：制造工艺复杂、要求高;因氧化锆陶瓷对原材料要求比较严格、工艺难以掌握，使得各批制品的性能难以保持均匀一致;成本较高，可加工性差、脆性大、使用可靠性差。不过，人们有充分理由相信，随着科学技术的飞速发展，在未来的汽车制造业中将会有更多的氧化锆陶瓷、智能陶瓷制品被引入和采用到汽车上，而且一定会在汽车生·产中得到广泛的应用。

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