碳化鋯及其復合功能材料

產(chǎn)品簡介：

塑料活化劑塑料金屬復合材料宇航科技發(fā)熱材料

碳化鋯，熔點為3540℃，理論密度6.66g/cm3，熱膨脹系數(shù)6.7×10-6℃-1，顯微硬度2600kg/mm2，電阻率為57～75/μΩ·cm，開始強烈氧化的溫度為1100～1400℃。不溶于鹽酸，但溶于硝酸。碳化鋯的化學式為ZrC，原子量103.22，理論含碳11.64%，屬于典型的NaCl型面心立方結構，晶格常數(shù)為0.46930nm，空間群為Fm3m，C原子和Zr原子半徑比為0.481，小于0.59，形成簡單的間隙相，Zr原子形成緊密的立方晶格，C原子處于晶格的八面體間隙位置。碳化鋯是用于制備高性能硬質合金、航空航天、原子能、紡織、電子、涂層、硬質薄膜和冶金自動化等高新技術領域的關鍵材料。

產(chǎn)品優(yōu)勢：

碳化鋯具有高表面活性、耐高溫、抗氧化、高硬度、導熱性良好、韌性好等特點，是一種重要的高熔點、高強度和耐腐蝕的高溫結構材料,并具有高效吸收可見光,反射紅外線和儲能等的特性。采用超高純度的二氧化鋯和高純炭黑作為原材料、公司獨創(chuàng)的添加劑配方應用核心技術、合金化燒結技術，保證了碳化鋯粉末的純度、低氧含量、低游離碳，使粉末晶粒致密化，相成份穩(wěn)定、碳化燒結均勻、粒度均勻、質量穩(wěn)定。

產(chǎn)品應用案例：

1、碳化鋯作為添加劑，公司部分客戶將我公司生產(chǎn)的碳化鋯按一定比例添加到添加到橡膠、塑料、聚乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS塑料、透明塑料、樹脂、聚氨酯材料等材料中，制造成相關制品，可以大幅度提高塑料及相關材料制品的強度、耐高溫性能及抗摔性能。

2、碳化鋯以一定比列添加與C/C復合材料中，可以顯著提高復合材料的耐燒蝕性能；用碳化鋯生產(chǎn)出來的復合材料可以提高耐熱等級，碳化鋯以一定比列添加到Zr-Ti合金、C/C-(Zr-Ti-C-B/SiC)復合材料、Zr-Ti-C-B陶瓷材料中，可以做成耐3000℃燒蝕的陶瓷涂層及其復合材料，表現(xiàn)出優(yōu)越的抗燒蝕性能和抗熱震性能，是高超聲速飛行器關鍵部件的新型材料，現(xiàn)廣泛應用軍事，航天領域。

3、由于碳化鋯具有吸熱、蓄熱的特性，是用于火箭發(fā)動機中固體推進劑的一種原料；也是生產(chǎn)金屬鋯和四氯化鋯原料；還可用作磨料、硬質合金的原料。

4、碳化鋯用于U型ZrC-石墨復合陶瓷組合式發(fā)熱體，發(fā)熱效率高，節(jié)能效果好，占用體積小，冷端溫度低，電學性能穩(wěn)定；在真空、中性或還原氣氛下條件下，可提供2000℃以上的高溫環(huán)境；具有良好的抗熱震性、熱效率高、升溫速度快，120分鐘可以從室溫升到2000℃；可用于超高溫耐火材料的抗熱震試驗。

5、碳化鋯用于碳化鋯復合陶瓷傳感器，力學強度高，在高溫下不易變形及難揮發(fā)，電學性能穩(wěn)定，使用壽命較長。在真空或保護氣氛下，能夠較準確地測量3000℃以下的超高溫環(huán)境溫度，是接觸式傳感器中可測溫度最高的感溫元件。

案例：一種碳化鋯復合陶瓷溫度傳感器的制備方法，包括以下步驟：

（1）、取碳化鋯粉體與一定量的添加劑混勻，加入溶劑，置入球磨機中進行球磨，控制球磨機運行速度為150～250轉/分，球磨時間為20～40小時，球磨后得到混合料，備用；

（2）、將混合料置于旋轉蒸發(fā)器中烘干，控制水浴溫度為65～85℃，旋轉瓶轉速為20～70轉/分，烘干時間為2～5小時，烘干后過50～200目篩子，得到預燒結混合粉；

（3）、將預燒結混合粉裝入模具中，在真空或惰性氣氛中控制燒結溫度為1900～2600℃，壓力為30～60MPa，進行熱壓燒結；

（4）、將燒結得到的塊狀陶瓷經(jīng)線切割加工成所需尺寸及形狀的傳感器。

6、ZrC作為一種新型的碳化物導電陶瓷，具有高熔點、高硬度、良好的抗氧化性能和高熱穩(wěn)定性以及和金屬相當?shù)碾妼?，不溶于普通的鹽酸和硫酸，具有良好的化學穩(wěn)定性，還有良好的電性能和電化學性能，完全符合導電材料應用的條件，可在新型燃料電池、電解池等環(huán)境中作為導電材料使用，在工業(yè)領域具有很好的應用前景。

7、碳化鋯應用于碳化硅/碳化鋯復相陶瓷及碳化鋯熱陰極材料。

碳化鋯熱陰極材料及其制備方法，屬于難熔金屬陰極材料技術領域。純碳化鋯陰極的熱發(fā)射性能特點。制備方法包括以下幾個方面，使用高能球磨機研磨碳化鋯粉末，過200目篩網(wǎng)。將粉體放入磨具中，采用放電等離子燒結技術進行燒結。采用線切割、車削加工、金相拋光的方法得到所需尺寸且表面光亮的純碳化鋯陰極。該熱陰極材料的特點是制備工藝簡單，熱發(fā)射性能良好，抗暴露大氣性能良好。

8、碳化鋯應用于制造碳化鋯陶瓷噴嘴，其特征在于，由下列重量份的原料制成：多晶硅廢料4-7、煤矸石1-2、鵝卵石6-12、龜紋石2.7-3.4、凹凸棒土2-4、氮化鋁80-85、硼酸0.1-0.2、甘油2.8-4.5、淀粉醚0.2-0.5、鄰苯二甲酸二辛酯7-9、尼龍粉1.3-1.7、碳化鋯35-45、助劑3-4、適量水；本制備方法改進了現(xiàn)有陶瓷噴嘴生產(chǎn)工藝和配方，添加多晶硅廢料、煤矸石、鵝卵石、納米碳化鋯等，制得的陶瓷噴嘴具有強度高、延展性好等優(yōu)點。

9、碳化鋯應用于碳化鋯感應蓄熱保溫聚酯纖維。

碳化鋯感應蓄熱保溫聚酯纖維及其制備方法：采用碳化鋯為添加劑，在線添加質量分數(shù)為1.0～8.0%的碳化鋯與聚酯切片在螺桿中均勻共混熔融，共混熔體從噴絲板微孔中擠出，經(jīng)冷卻固化成形和油嘴上油集束工藝，以卷繞速度3000m/min～3200m/min卷繞制成POY絲筒，經(jīng)平衡后，再進行拉伸變形，制得納米碳化鋯感應蓄熱保溫聚酯纖維，具有高效選擇性地吸收太陽能輻射線中的可見光和近紅外線，及可反射人體熱輻射而具有雙向溫度感應調(diào)節(jié)和保溫功能特性，改變防寒服服裝的保暖方式，具備附加值高，質量好，性價比優(yōu)勢明顯的特點。纖維的斷裂強度為3.45cN/dtex～3.68cN/dex，斷裂伸長率為20%～30%。

10、碳化鋯應用于新型保溫調(diào)溫紡織品中，碳化鋯具有高效吸收可見光,反射紅外線的特性,當它吸收占太陽光中95%的2μm以下的短波長能源后,通過熱轉換,可將能源儲存在材料中，它還具有反射超過2μm紅外線波長的特性。而人體產(chǎn)生的紅外線波長約10μm左右,當人們穿了含Nano – ZrC紡織衣時，人體紅外線將不易向外散發(fā)。這說明碳化鋯具有理想的吸熱、蓄熱的特性。產(chǎn)品可應用于新型保溫調(diào)溫紡織品中。

11、碳化鋯應用于尼龍，采用碳化鋯系化合物微粒子加入尼龍和滌綸纖維中，使其高效吸收太陽能并轉換為熱量的一種面料，即遠紅外保溫面料。提高了保溫性，對在寒冷環(huán)境中的服裝很有實際意義。日本尤尼奇卡與Descente合作生產(chǎn)的放熱紡織品“So1ar ＆ Micro Type”(太陽微細型)，是把碳化鋯(ZrC)加到尼龍絲中去，這種紡織品用于制作運動服，用60分特15根和130分特32根絲織成的服裝在1998年長野的冬奧會上被西班牙、澳大利亞和加拿大的國家代表隊選用。

12、碳化鋯應用于纖維 ，不同碳化鋯和碳化硅微粉含量和添加方式對纖維近紅外吸收性能有影響，當纖維中的碳化鋯或碳化硅含量達到4%（重量）時，纖維的近紅外線吸收性能最佳，將碳化鋯和碳化硅添加在纖維的殼層中的近紅外線吸收效果優(yōu)于添加在芯層中的效果。研究了相變材料微膠囊和納膠囊的制備工藝對膠囊結構和性能的影響，并通過添加過冷結晶防止劑的方法降低了微膠囊的過冷度。研究了采用相變材料微膠囊熔融紡絲和溶液紡絲工藝制備蓄熱調(diào)溫纖維的工藝、纖維結構和性能，分別制成了含有20％（重量）和30％（重量）相變材料微膠囊的纖維，這些纖維具有明顯的熱能吸收儲存功能，加工成的紡織品具有溫度調(diào)節(jié)功能。

13、尤尼吉可纖維公司的"Thermotron"是在紗線的芯部加入碳化鋯微粒，將太陽光（可視光線）轉換為熱能的同時，反射身體發(fā)出的遠紅外線進行保暖。鐘紡合纖公司的蓄熱保溫聚酯材料"Ceramino"是將遠紅外線吸收物質均勻地滲透到纖維的分子構造上，從而提高對太陽光等外部紅外線的吸收率。同時，吸收人體發(fā)出的紅外線并轉換為熱量，發(fā)揮其蓄熱保溫的效果。另外，通過染色工序的特殊處理，消除粗硬的手感。富士紡公司的"INSERARED"是加入放射遠紅外線陶瓷成分的聚酯纖維與棉的混紡素材。不僅適用于內(nèi)衣，還可用于床上用品等?？蓸符惞疽餐瞥隽嗽S多遠紅外線相關的商品。"LONWAVE"就是通過加入陶瓷成分從而提高保溫性能的?！　?/span>

14、織物吸收陽光能源，將其轉換成熱量，保存於織物裏，達到保暖的效果，此類產(chǎn)品已由Unitika開發(fā)完成，稱之為"Solor-a"，在共軛聚酯纖維芯的部份加入碳化鋯、使織物有保暖的效果。

15、陽光蓄熱保溫整理

人體熱能的散發(fā)，以輻射方式為最多，因此設法減少這種散發(fā)則保溫效果最好。例如，在涂層樹脂中混入鋁金屬顆粒，可以增強對輻射的反射作用，有較好的保溫效果。在涂層樹脂中加入陶瓷粒子或碳粒子，也可增強反射作用，既可以阻止外面入射進的輻射線（例如紫外線），起防護作用，也可以阻止體內(nèi)熱能輻射出來，增強保溫作用。某些陶瓷顆粒還可以吸收人體放出的熱能，再放出遠紅外線，使保溫性進一步得到加強。不過這種性能還不能充分滿足冬季運動服裝的輕盈保暖的要求，仍然屬消極保溫織物。積極保溫織物有利用電池和膜狀發(fā)熱體將電能轉換為熱能的電熱織物，有利用鐵粉等材料被空氣中氧氣氧化而發(fā)熱的化學反應發(fā)熱織物等，但它們有攜帶不便和耐久性差等問題。

利用太陽能集熱裝置，選擇性地吸收太陽能，然后逐漸放出，可以永久地利用太陽能來保溫。對太陽能有選擇性吸收的物質包括碳化鋯（ZrC）。事實上，已發(fā)現(xiàn)周期表第Ⅳ族過渡金屬的碳化物都具有如下的特性：當光照射時能將0.6eV以上的高能輻射線吸收并轉換成熱能，能量低于0.6eV的輻射線則被反射不被吸收。太陽的電磁波輻射線的大部分可被它們吸收，并轉換成熱能放出。

ZrC粉末經(jīng)1000nm的輻射線照射后溫度會明顯升高，表明其有很好的蓄熱作用。如將ZrC混入纖維，開發(fā)可吸收太陽輻射線中的可見光和近紅外線，并可反射人體熱輻射具有保溫功能的所謂陽光蓄熱保溫織物，適合制作冬季運動服、男女服裝面料，以及游泳衣等新產(chǎn)品。

16、太極蒸肺背心采用宇航科技發(fā)熱材料碳化鋯可自動發(fā)熱，陣陣熱流疏通經(jīng)絡，雙向雙效分別作用于后背的心俞、肺俞、定喘和胸前的膻中、乳根等穴道，就像把穴道“蒸”開，使穴道擴大5倍，從而在人體內(nèi)開通了一條直達隧道。3000高斯磁光波沖擊穴道　 8000次脈沖藥氣蒸肺太極蒸肺背心的前胸和后背對應2個道家秘藏藥包內(nèi)30000粒超能磁光石，可持續(xù)釋放3000高斯的磁光波，對應相吸穿透身體，推動藥氣通過穴道進入病灶，以每分鐘8000次脈沖的頻率沖洗肺部及心臟部位，促使毒素垃圾的排出，從而實現(xiàn)咳喘病和心臟病的徹底有效治療。

17、碳化鋯粉體填充于碳纖維中，大幅度提高碳纖維制品的耐磨性能和強度，已成功應用于中國航天科技集團公司第四研究院第四十三研究所的碳纖維產(chǎn)品上，為國防工業(yè)做出了貢獻！既納米碳化鋯是一種新型碳碳復合功能材料的改性劑和添加劑。

18、碳化鋯金屬陶瓷粉末可用作電極、耐火坩堝和陰極電子發(fā)射材料。碳化鋯金屬陶瓷粉末具有優(yōu)異的性能，使其在許多領域得到應用。由于其高的硬度，碳化鋯金屬陶瓷可作為磨料，用于各種硬金屬、剛玉或玻璃的加工；還可制取耐磨、耐腐蝕的碳化鋯坩堝和刀具，納米碳化鋯還可用做納米硬質合金和航空航天等高端產(chǎn)品；另外還可以用于核燃料行業(yè)、電子設備、工具上的耐磨保護膜、超硬薄膜材料以及高亮度的電子發(fā)射膜。選取不同的工藝條件可得到不同性能的碳化鋯涂層，低密度的疏松碳化鋯涂層抗熱應力和絕緣性能良好，可用作絕緣材料；高密度的致密碳化鋯涂層抗?jié)B透性能良好，可用作保護鍍層。

19、碳化鋯粉體在抗紅外線偵察的應用：

碳化鋯粉體不但吸收波長小于2μm的高能射線，而且反射波長大于2μm的低能射線。人體發(fā)射的熱能的波長在10μm左右，因而人體穿著了加入碳化鋯粉體的纖維衣物，可以有效地防止人體熱量輻射，從而避免被紅外偵察設備發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)已成功應用于軍工領域。

20、碳化鋯能與許多化合物(如HfC、TaC、NbC等)形成固溶體。4分子的碳化鉭和1分子的碳化鋯的固溶體具有極高的熔點，是一種很好的熱離子放射物。6分子的碳化鈮和4分子的碳化鋯的固溶體具有極高的熔點，是一種很好的硬質合金切削刀具材料，可以取代昂貴的碳化鉭。用碳化鋯生產(chǎn)出來的Zr-Ti合金、、Zr-Ti-C-B陶瓷材料、C/C-(Zr-Ti-C-B/SiC)復合材料是一種可以耐3000℃燒蝕的新材料。