精細陶瓷所用的穩(wěn)定和部分穩(wěn)定氧化鋯一般采用濕法制取。目前成熟和常用的是中和沉淀法,其制取工藝見圖。將提純過的氯氧化鋯用純水溶解,過濾除去不溶物,調(diào)整溶液中的鋯濃度,并加入需要量的氯化釔溶液(或其他稀土金屬或堿土金屬的氯化物溶液)后,加氨水中和沉淀
二氧化鋯是一種很的高科技生物材料。生物相容性好,優(yōu)于各種金屬合金,包括黃金。二氧化鋯對牙齦無、無反應(yīng),很適合應(yīng)用于口腔,避免了金屬在口腔內(nèi)產(chǎn)生的、、腐蝕等不良反應(yīng)。
鋯資源含鋯礦石有十幾種。而在工業(yè)上可用的只有鋯英石(zircon)和斜鋯石(baddeleyite)兩種。鋯英石也叫鋯石,是分布廣的鋯礦物。主要產(chǎn)地為美國、巴西、印度、澳大利亞、中國和聯(lián)體等國。其主要組成為ZrO2?SiO2。理論成分為:ZrO267.01%和SiO233.99%。鋯英石礦石中各種雜質(zhì)含量為:Fe2O3)0.5%~5.0%和少量CaO、.MgO、TiO2等。斜鋯石主要產(chǎn)地在巴西和斯里蘭卡。中國儲量不大。其主要成分是ZrO2。工業(yè)斜鋯石含ZrO275%~85%,主要雜質(zhì)為Fe2O32%~5%,SiO210%~20%及少量A1203和TiO2。礦物密度為5.7g/cm3莫氏硬度6.5。
用途鋯是稀有金屬。它是碳化物形成元素。在煉鋼過程中,鋯是強有力的脫氧和脫氮元素。鋯能細化鋼的奧氏體晶粒。它和硫能化合成硫化鋯,因此能防止鋼的熱脆性。鋯還有降低鋼的應(yīng)變時效現(xiàn)象和提高鋼的低溫韌性等優(yōu)點。鋯在鑄鐵中的作用類似鈦??尚纬商蓟?,與硫結(jié)合形成硫化物。在冷卻時促進石墨的生成。少量的鋯即有利于白口鑄鐵的石墨化,使白口鐵灰口化。在生產(chǎn)韌性鑄鐵時縮短退火時間。
鋯容易吸收氫、氮和氧氣;鋯對氧的親和力很強,1000°C氧氣溶于鋯中能使其體積顯著增加。鋯的表面易形成一層氧化膜,具有光澤,故外觀與鋼相似。有耐腐蝕性,但是溶于氫氟酸和王水。高溫時,可與非金屬元素和許多金屬元素反應(yīng),生成固溶體。鋯的可塑性好,易于加工成板、絲等。鋯在加熱時能大量地吸收氧、氫、氮等氣體,可用作儲氫材料。鋯的耐腐蝕性比鈦好,接近鈮、鉭。鋯與鉿是化學(xué)性質(zhì)相似、又共生在一起的兩個金屬,且含有物質(zhì)。 [3]
地殼中鋯的含量居第19位,幾乎與鉻相等。自然界中具有工業(yè)價值的含鋯礦物,主要有鋯英石及斜鋯石。世界鋯資源主要賦存于海濱砂礦礦床中,只有少部分賦于積礦砂和原生礦中。世界鋯英砂儲量約4000萬噸,其中85%分布在澳大利亞、南非、美國、印度和前蘇聯(lián)。我國鋯礦儲量居世界第九位,總儲量為200 余萬噸,主要集中在廣東、海南、廣西和四川,而云南主要是巖礦,其它如湖南、湖北、安徽、福建、江西、遼寧等,也有一些鋯資源。
鋯對苛性堿的耐蝕性超過了鉭、鈮、鈦,還有像四氟乙烯、石墨、玻璃等也不耐強堿腐蝕,這是其特的特性。鋯在所有濃度直至沸騰溫度的苛性堿溶液都耐腐蝕。但熔融堿中有輕微腐蝕。如鋯在沸騰的NaOH溶液中,U形彎曲試樣表明:溫度從150℃升高至300℃,含量從50%升至85%,實驗二十天后未出現(xiàn)裂紋,并保持原有延展性。
鋯在金屬氯化物溶液中的腐蝕性為取決于氯化物溶液的性質(zhì)。對氧化性的金屬氯化物,鋯通常不耐蝕,如氯化鐵和氯化銅,即使5%的含量,100℃也會產(chǎn)生腐蝕脆化,但對還原性的、氯化錫、氯化錳、氯化鎳、、氯化鋅、、以及海水中是耐蝕的。鋯在25%氯化鋁在沸騰的大于55%的氯化鈣中不耐蝕。在高溫酸性氯化物溶液中,鋯不會產(chǎn)生縫隙腐蝕。在沸騰的42%MgCL2溶液中,U形彎曲試樣不發(fā)生開裂,這在常用金屬中是很難得的性能。