锆: 化学符号Zr,是第40号元素,可以与许多非金属元素反应生成化合物,如氧化锆等。
氧化锆: ZrO2, 分子量123.2。 高熔点,耐火度高达2200 ℃,并且高温化学性质稳定、耐腐蚀、抗氧化。
硅酸锆: ZrSiO4,或ZrO2 ·SiO2,分子量183.3,化学稳定性好,耐火度高,熔点2430℃。按照分子量算,或质量百分比算,硅酸锆中ZrO2占比123.2/183.3=67.2%,SiO2占比32.8%。
锆英砂和锆英粉: 以硅酸锆为主体的矿物,除硅酸锆外,还含有少量杂质,如TiO2、Fe2O3、P2O5、Al2O3等,还伴生有铪(Hf)元素等。
锆英砂或锆英粉的纯度/等级,有两个含义或指标:氧化锆(ZrO2)的含量(不是硅酸锆的含量),以及其它杂质的含量。氧化锆和其它杂质的含量呈反比,即氧化锆含量低则其它杂质含量高。下面表格是锆粉等级新的行业标准JB-T 9223-2013与旧标准的对比:
锆英粉的放射性: 锆英粉本身没有放射性,但其伴生矿物独居石、磷铱矿和钍石等具有放射性。这些伴生矿物很难用工业方法去除。锆英粉的放射性与杂质含量有关,比如P2O5越多,则独居石含量越多,放射性越大。一般环境下可以不必过于考虑锆英粉的放射性危害,但作为与锆英粉日常接触较多的人员,应该了解并关注其放射性危害。
铸造涂料用锆英粉的技术条件: 优质锆英粉涂料应该选用65以上的锆粉,其技术条件应该满足以下指标:(选自李远才教授《铸造涂料及应用》)
1,化学成分(质量分数,%): ZrO2>65。SiO2<33、TiO2<0.30、Fe2O3<0.20、P2O5<0.20、Al2O3<1.5。
2,粒度: 95%过270目,其余过200目。
3,耐火度为1700℃以上。
4,总放射性比活度为7x10Bg·kg1(2x10-6Ci·kg)。
以上技术条件中以ZrO2含量和耐火度、粒度作为选用、验收主要依据。
锆英粉的特性: 锆英粉是一种优质的耐火材料,耐火度高达1700度,温度低于1540度时不与氧化铁起化学反应。具有自烧结的特性,烧结温度范围广,适应性强。在生产大中型铸钢件和重要铸钢件、铸铁件时普遍使用锆英粉作耐火填料。 但由于锆英粉本身在高温下呈弱酸性,不适合用于高锰钢和其它碱性金属铸件的生产。
锆英粉的局限性:
锆英粉的分解: 锆英粉在高温下会分解成ZrO2和SiO2。其分解范围为1540--2000℃,高纯锆英石自1540℃开始缓慢分解,1700℃时分解迅速,随温度升高分解量增大,至1870℃时分解率达95%。分解产物为单斜晶ZrO2和非晶质SiO2。
当铸件不大的时候, 与锆英粉涂料层接触的高温钢水很快降到1540℃以下, 这样氧化锆和二氧化硅能形成致密陶瓷状固相烧结层, 起到防粘砂的作用。但是, 当铸钢件吨位大或者壁厚尺寸大时, 钢水的凝固时间很长, 与涂料接触的钢水的温度长时间保持在1540℃以上, 超过了锆英粉的分解温度, 锆英粉在此温度下逐层分解为ZrO2和游离SiO2。这时钢水表面的FeO会与SiO2发生化学反应, 生成低熔点的FeSiO3, 形成融渣。更甚者,FeO、SiO2、Na2O、Al2O3会形成多元低熔相而处于液态。这样,涂料层被逐渐侵蚀掉, 直至熔穿,低熔物就会漂离砂型表面,涂料的隔离效果被破坏掉, 钢水能畅通无阻地往砂粒孔隙内渗透, 形成渗透粘砂。 这就是用锆英粉涂料生产厚大铸钢件,也易形成渗透粘砂的根本原因所在。
常用耐火粉料(包括辅助粉料)的成分、特性和作用及选用方法:
“针对铸造涂料应该关注其粉料的哪些物化性质? 这些性质是怎样影响涂料性能的?如何根据这些指标(包括化学成分和矿物组成)判断耐火粉料质量? 如何解读耐火材料的质检报告?” ---- 请参阅: 耐火粉料综述
查看其它组分和材料如悬浮剂、粘结剂等,请回到 组分和材料 目录
版权所有 © 2025 www.foundrycoating.com 转载请注明来源并附上原文链接
请勿摘录或复制本网站内容并发布至其他网站或嵌入他人文章中,而不注明来源或署名。