碳化锆及其复合功能材料

产品详情

产品简介:

碳化锆,熔点为3540℃,理论密度6.66g/cm3,热膨胀系数6.7×10-6-1,显微硬度2600kg/mm2,电阻率为5775/μΩ·cm,开始强烈氧化的温度为11001400℃。不溶于盐酸,但溶于硝酸。碳化锆的化学式为ZrC,原子量103.22,理论含碳11.64%,属于典型的NaCl型面心立方结构,晶格常数为0.46930nm,空间群为Fm3mC原子和Zr原子半径比为0.481,小于0.59,形成简单的间隙相,Zr原子形成紧密的立方晶格,C原子处于晶格的八面体间隙位置。碳化锆是用于制备高性能硬质合金、航空航天、原子能、纺织、电子、涂层、硬质薄膜和冶金自动化等高新技术领域的关键材料。

长沙琅峰金属材料有限公司

 

产品优势:

碳化锆具有高表面活性、耐高温、抗氧化、高硬度、导热性良好、韧性好等特点,是一种重要的高熔点、高强度和耐腐蚀的高温结构材料,并具有高效吸收可见光,反射红外线和储能等的特性。采用超高纯度的二氧化锆和高纯炭黑作为原材料、公司独创的添加剂配方应用核心技术、合金化烧结技术,保证了碳化锆粉末的纯度、低氧含量、低游离碳,使粉末晶粒致密化,相成份稳定、碳化烧结均匀、粒度均匀、质量稳定。

 

产品应用案例:

1、碳化锆作为添加剂,公司部分客户将我公司生产的碳化锆按一定比例添加到添加到橡胶、塑料、聚乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS塑料、透明塑料、树脂、聚氨酯材料等材料中,制造成相关制品,可以大幅度提高塑料及相关材料制品的强度、耐高温性能及抗摔性能。

2、碳化锆以一定比列添加与C/C复合材料中,可以显著提高复合材料的耐烧蚀性能;用碳化锆生产出来的复合材料可以提高耐热等级,碳化锆以一定比列添加到Zr-Ti合金、C/C-(Zr-Ti-C-B/SiC)复合材料、Zr-Ti-C-B陶瓷材料中,可以做成耐3000℃烧蚀的陶瓷涂层及其复合材料,表现出优越的抗烧蚀性能和抗热震性能,是高超声速飞行器关键部件的新型材料,现广泛应用军事,航天领域。

3、由于碳化锆具有吸热、蓄热的特性,是用于火箭发动机中固体推进剂的一种原料;也是生产金属锆和四氯化锆原料;还可用作磨料、硬质合金的原料。

4、碳化锆用于UZrC-石墨复合陶瓷组合式发热体,发热效率高,节能效果好,占用体积小,冷端温度低,电学性能稳定;在真空、中性或还原气氛下条件下,可提供2000℃以上的高温环境;具有良好的抗热震性、热效率高、升温速度快,120分钟可以从室温升到2000℃;可用于超高温耐火材料的抗热震试验。

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5、碳化锆用于碳化锆复合陶瓷传感器,力学强度高,在高温下不易变形及难挥发,电学性能稳定,使用寿命较长。在真空或保护气氛下,能够较准确地测量3000℃以下的超高温环境温度,是接触式传感器中可测温度高的感温元件。

案例:一种碳化锆复合陶瓷温度传感器的制备方法,包括以下步骤:

1)、取碳化锆粉体与一定量的添加剂混匀,加入溶剂,置入球磨机中进行球磨,控制球磨机运行速度为150250/分,球磨时间为2040小时,球磨后得到混合料,备用;

2)、将混合料置于旋转蒸发器中烘干,控制水浴温度为6585℃,旋转瓶转速为2070/分,烘干时间为25小时,烘干后过50200目筛子,得到预烧结混合粉;

3)、将预烧结混合粉装入模具中,在真空或惰性气氛中控制烧结温度为19002600℃,压力为3060MPa,进行热压烧结;

4)、将烧结得到的块状陶瓷经线切割加工成所需尺寸及形状的传感器。

6ZrC作为一种新型的碳化物导电陶瓷,具有高熔点、高硬度、良好的抗氧化性能和高热稳定性以及和金属相当的电导率,不溶于普通的盐酸和硫酸,具有良好的化学稳定性,还有良好的电性能和电化学性能,完全符合导电材料应用的条件,可在新型燃料电池、电解池等环境中作为导电材料使用,在工业领域具有很好的应用前景。

7、碳化锆应用于碳化硅/碳化锆复相陶瓷及碳化锆热阴极材料。

碳化锆热阴极材料及其制备方法,属于难熔金属阴极材料技术领域。纯碳化锆阴极的热发射性能特点。制备方法包括以下几个方面,使用高能球磨机研磨碳化锆粉末,过200目筛网。将粉体放入磨具中,采用放电等离子烧结技术进行烧结。采用线切割、车削加工、金相抛光的方法得到所需尺寸且表面光亮的纯碳化锆阴极。该热阴极材料的特点是制备工艺简单,热发射性能良好,抗暴露大气性能良好。

8、碳化锆应用于制造碳化锆陶瓷喷嘴,其特征在于,由下列重量份的原料制成:多晶硅废料4-7、煤矸石1-2、鹅卵石6-12、龟纹石2.7-3.4、凹凸棒土2-4、氮化铝80-85、硼酸0.1-0.2、甘油2.8-4.5、淀粉醚0.2-0.5、邻苯二甲酸二辛酯7-9、尼龙粉1.3-1.7、碳化锆35-45、助剂3-4、适量水;本制备方法改进了现有陶瓷喷嘴生产工艺和配方,添加多晶硅废料、煤矸石、鹅卵石、纳米碳化锆等,制得的陶瓷喷嘴具有强度高、延展性好等优点。

9、碳化锆应用于碳化锆感应蓄热保温聚酯纤维。

碳化锆感应蓄热保温聚酯纤维及其制备方法:采用碳化锆为添加剂,在线添加质量分数为1.08.0%的碳化锆与聚酯切片在螺杆中均匀共混熔融,共混熔体从喷丝板微孔中挤出,经冷却固化成形和油嘴上油集束工艺,以卷绕速度3000m/min3200m/min卷绕制成POY丝筒,经平衡后,再进行拉伸变形,制得纳米碳化锆感应蓄热保温聚酯纤维,具有高效选择性地吸收太阳能辐射线中的可见光和近红外线,及可反射人体热辐射而具有双向温度感应调节和保温功能特性,改变防寒服服装的保暖方式,具备附加值高,质量好,性价比优势明显的特点。纤维的断裂强度为3.45cN/dtex3.68cN/dex,断裂伸长率为20%30%

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10、碳化锆应用于新型保温调温纺织品中,碳化锆具有高效吸收可见光,反射红外线的特性,当它吸收占太阳光中95%2μm以下的短波长能源后,通过热转换,可将能源储存在材料中,它还具有反射超过2μm红外线波长的特性。而人体产生的红外线波长约10μm左右,当人们穿了含Nano  ZrC纺织衣时,人体红外线将不易向外散发。这说明碳化锆具有理想的吸热、蓄热的特性。产品可应用于新型保温调温纺织品中。

11、碳化锆应用于尼龙,采用碳化锆系化合物微粒子加入尼龙和涤纶纤维中,使其高效吸收太阳能并转换为热量的一种面料,即远红外保温面料。提高了保温性,对在寒冷环境中的服装很有实际意义。日本尤尼奇卡与Descente合作生产的放热纺织品“So1ar  Micro Type(太阳微细型),是把碳化锆(ZrC)加到尼龙丝中去,这种纺织品用于制作运动服,用60分特15根和130分特32根丝织成的服装在1998年长野的冬奥会上被西班牙、澳大利亚和加拿大的地区代表队选用。

12、碳化锆应用于纤维 ,不同碳化锆和碳化硅微粉含量和添加方式对纤维近红外吸收性能有影响,当纤维中的碳化锆或碳化硅含量达到4%(重量)时,纤维的近红外线吸收性能,将碳化锆和碳化硅添加在纤维的壳层中的近红外线吸收效果优于添加在芯层中的效果。研究了相变材料微胶囊和纳胶囊的制备工艺对胶囊结构和性能的影响,并通过添加过冷结晶防止剂的方法降低了微胶囊的过冷度。研究了采用相变材料微胶囊熔融纺丝和溶液纺丝工艺制备蓄热调温纤维的工艺、纤维结构和性能,分别制成了含有20%(重量)和30%(重量)相变材料微胶囊的纤维,这些纤维具有明显的热能吸收储存功能,加工成的纺织品具有温度调节功能。

13、尤尼吉可纤维公司的"Thermotron"是在纱线的芯部加入碳化锆微粒,将太阳光(可视光线)转换为热能的同时,反射身体发出的远红外线进行保暖。钟纺合纤公司的蓄热保温聚酯材料"Ceramino"是将远红外线吸收物质均匀地渗透到纤维的分子构造上,从而提高对太阳光等外部红外线的吸收率。同时,吸收人体发出的红外线并转换为热量,发挥其蓄热保温的效果。另外,通过染色工序的特殊处理,消除粗硬的手感。富士纺公司的"INSERARED"是加入放射远红外线陶瓷成分的聚酯纤维与棉的混纺素材。不仅适用于内衣,还可用于床上用品等。可乐丽公司也推出了许多远红外线相关的商品。"LONWAVE"就是通过加入陶瓷成分从而提高保温性能的。  

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14、织物吸收阳光能源,将其转换成热量,保存於织物裏,达到保暖的效果,此类产品已由Unitika开发完成,称之为"Solor-a",在共轭聚酯纤维芯的部份加入碳化锆、使织物有保暖的效果。

15、阳光蓄热保温整理

人体热能的散发,以辐射方式较多,因此设法减少这种散发则保温效果。例如,在涂层树脂中混入铝金属颗粒,可以增强对辐射的反射作用,有较好的保温效果。在涂层树脂中加入陶瓷粒子或碳粒子,也可增强反射作用,既可以阻止外面入射进的辐射线(例如紫外线),起防护作用,也可以阻止体内热能辐射出来,增强保温作用。某些陶瓷颗粒还可以吸收人体放出的热能,再放出远红外线,使保温性进一步得到加强。不过这种性能还不能充分满足冬季运动服装的轻盈保暖的要求,仍然属消极保温织物。积极保温织物有利用电池和膜状发热体将电能转换为热能的电热织物,有利用铁粉等材料被空气中氧气氧化而发热的化学反应发热织物等,但它们有携带不便和耐久性差等问题。

利用太阳能集热装置,选择性地吸收太阳能,然后逐渐放出,可以永久地利用太阳能来保温。对太阳能有选择性吸收的物质包括碳化锆(ZrC)。事实上,已发现周期表第Ⅳ族过渡金属的碳化物都具有如下的特性:当光照射时能将0.6eV以上的高能辐射线吸收并转换成热能,能量低于0.6eV的辐射线则被反射不被吸收。太阳的电磁波辐射线的大部分可被它们吸收,并转换成热能放出。

ZrC粉末经1000nm的辐射线照射后温度会明显升高,表明其有很好的蓄热作用。如将ZrC混入纤维,开发可吸收太阳辐射线中的可见光和近红外线,并可反射人体热辐射具有保温功能的所谓阳光蓄热保温织物,适合制作冬季运动服、男女服装面料,以及游泳衣等新产品。

16、太极蒸肺背心采用宇航科技发热材料碳化锆可自动发热,阵阵热流疏通经络,双向双效分别作用于后背的心俞、肺俞、定喘和胸前的膻中、乳根等穴道,就像把穴道“蒸”开,使穴道扩大5倍,从而在人体内开通了一条直达隧道。3000高斯磁光波冲击穴道  8000次脉冲药气蒸肺太极蒸肺背心的前胸和后背对应2个道家秘藏药包内30000粒超能磁光石,可持续释放3000高斯的磁光波,对应相吸穿透身体,推动药气通过穴道进入病灶,以每分钟8000次脉冲的频率冲洗肺部及心脏部位,促使毒素垃圾的排出,从而实现咳喘病和心脏病的彻底有效治疗。

17、碳化锆粉体填充于碳纤维中,大幅度提高碳纤维制品的耐磨性能和强度,已成功应用于中国航天科技集团公司第四研究院第四十三研究所的碳纤维产品上,为国防工业做出了贡献!既纳米碳化锆是一种新型碳碳复合功能材料的改性剂和添加剂。

18、碳化锆金属陶瓷粉末可用作电极、耐火坩埚和阴极电子发射材料。碳化锆金属陶瓷粉末具有优异的性能,使其在许多领域得到应用。由于其高的硬度,碳化锆金属陶瓷可作为磨料,用于各种硬金属、刚玉或玻璃的加工;还可制取耐磨、耐腐蚀的碳化锆坩埚和刀具,纳米碳化锆还可用做纳米硬质合金和航空航天等高端产品;另外还可以用于核燃料行业、电子设备、工具上的耐磨保护膜、超硬薄膜材料以及高亮度的电子发射膜。选取不同的工艺条件可得到不同性能的碳化锆涂层,低密度的疏松碳化锆涂层抗热应力和绝缘性能良好,可用作绝缘材料;高密度的致密碳化锆涂层抗渗透性能良好,可用作保护镀层。

 

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19、碳化锆粉体在抗红外线侦察的应用:

 碳化锆粉体不但吸收波长小于2μm的高能射线,而且反射波长大于2μm的低能射线。人体发射的热能的波长在10μm左右,因而人体穿着了加入碳化锆粉体的纤维衣物,可以有效地防止人体热量辐射,从而避免被红外侦察设备发现,现已成功应用于军工领域。

20、碳化锆能与许多化合物(HfCTaCNbC)形成固溶体。4分子的碳化钽和1分子的碳化锆的固溶体具有极高的熔点,是一种很好的热离子放射物。6分子的碳化铌和4分子的碳化锆的固溶体具有极高的熔点,是一种很好的硬质合金切削刀具材料,可以取代昂贵的碳化钽。用碳化锆生产出来的Zr-Ti合金、、Zr-Ti-C-B陶瓷材料、C/C-(Zr-Ti-C-B/SiC)复合材料是一种可以耐3000℃烧蚀的新材料。

 

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