氧化鋯珠

氧化鋯珠（簡稱“TZP”鋯珠）以微米級及亞納米級原料，用先進的工藝製成。主要應用於要求“零污染”及高粘度、高硬度物料的超細研磨及分散，如：電子陶瓷、磁性材料、氧化鋯、氧化硅、硅酸鋯、鈦白粉、醫藥食品、顏料、染料、油墨、特種化工行業。

1899年在巴西的卡爾達斯（Coldas）發現較大的斜鋯石礦牀，在其他地方則很少發現，以後發現的含鋯礦物主要是鋯英石。在1930年開始用斜鋯石試製坩堝，但由於它的抗熱震性較差而未成功。在1929年英國人拉夫（O. Ruff）和埃伯特（Ebert）在ZrO₂中加入CaO、MgO，並在1700℃以上高温燒成，使ZrO₂變成立方晶型，而成為穩定的氧化鋯製品，試製成功試驗室用坩堝。1947年美國生產出穩定化氧化鋯耐火材料。1950年美國諾爾頓公司用鋯英石加入焦炭在電弧爐中還原熔融脱硅，製造出含ZrO₂98%（含2%～6%CaO）的穩定氧化鋯。 ^[1] 

在自然界中儲量不大，工業用的ZrO₂多從鋯英石或斜鋯石中提取。斜鋯石為單斜晶型，加熱到1170℃時轉變成四方晶型，再加熱到2370℃時轉變成等軸晶型，到2680℃時熔化。 ^[1] 

●球體圓整體度好，表面光滑，有珍珠般光澤；

●有非常的韌性，耐衝擊，在高速運轉中不碎裂。

●TZP鋯珠的耐磨性是玻璃珠的30-50倍；

●TZP鋯珠密度比其它研磨珠高，有極高的研磨效率，可以提高物料固含量或加大物料流量。

具有以下特點：

1.極低的（ppm級）磨耗

2．極高的硬度不易破碎有利於高硬度物料的研磨

3.極高的密度能有效提高研磨效率 ^[2] 

1、耐磨損、耐腐蝕產品：塗料、紡織、顏料、印染

2、高強度、高韌性產品：磁性材料、壓電陶瓷、介電陶瓷

3、防止污染：醫藥、食品、化妝品

4、陶瓷：電子陶瓷、耐火陶瓷、結構陶瓷

1、碎珠產生的原因

市場上現流行的玻璃珠、硅酸鋯珠和純鋯珠，就生產工藝來説，基本上為電熔法和燒結法兩種。珠子在熱空氣、冷空氣或電解液中成型，如在某一關健技術

參數沒控制好，就會產生如下的易碎珠：

1.1、 氣泡珠

1.2、 雪人珠

1.3、 尾巴珠

1.4、 扁平（橢圓）珠

以上珠子因帶有應力集中區域，在研磨當中容易破碎，故選擇珠子時，應儘量避免此類珠子。

2、氧化鋯珠的正常磨耗和破碎的判斷

通常情況下，工作一段時間的氧化鋯珠變小，表面圓滑而不帶稜角，這應是正常珠子的磨耗；相反，如珠子當中出現帶稜角、片狀異形珠時這應是產生了碎珠。

3、碎珠產生原因

就珠子本身而言，一方面是珠子的質量問題，另一方面或者是此種材料的珠子強度不能勝用某種型號的砂磨機。如瑞士的Dyno-mill ECM卧式砂磨機和德國Drais的DCP立式砂磨機，因輸入的能量密度比較高，通常建議使用純鋯珠。

另外，氧化鋯珠在砂磨機正常工作下，以受到大約1公斤的壓力，相對玻璃珠能承受約5000公斤力和硅酸鋯珠9000公斤而言，氧化鋯珠在砂磨機中的受力是微不足道的，所以碎珠的原因應集中在設備上和工藝上，而採取相應的解決辦法。

氧化鋯珠、硅酸鋯、鋯鋁複合材料都是屬於研磨介質，但是國內還沒有一個有關鋯系列研磨介質的統一的命名標準，市場對氧化鋯珠或相近的產品稱呼五花八門。

下面就珠子成品組成和最終化學結構依國際上通用的行業標準作闡述。

氧化鋯分子式為ZrO₂，英語單詞為Zirconia 或者Zirconium Oxide，純氧化鋯主要以三種形體存在，單斜晶系（m-ZrO₂）、四方晶系（t-ZrO₂）、正方晶系（c-ZrO₂）。

這三中形體在不同的温度下可以相互轉變，小於1300℃下是以單斜晶系存在。單斜晶系因晶胞本身的結構受外力的作用下體系很不穩定；四方晶系和正方晶系的晶格結構卻相當的穩定。

作為起分散和研磨物料作用的介質球——氧化鋯珠（或氧化鋯球）就得解決在通常使用温度範圍內（0-80℃）的單斜晶系轉變成四方晶系的問題，摻雜鹼土和稀土氧化物是一種有效的方法，這樣就出現了不同的穩定劑，如氧化釔、氧化鈰、氧化鎂和氧化鈣等。實踐證明，氧化釔和氧化鈰穩定的氧化鋯珠是較理想的研磨介質，具有較高的斷裂強度和耐磨性。

不同的穩定劑、同一種穩定劑不同的量所穩定的氧化鋯，晶相結構都不一樣。下面列出常見的幾種晶相的氧化鋯。

一、全穩定的氧化鋯FSZ（Full Stabilized Zirconia）：

加8%摩爾比的氧化釔或15%摩爾比的氧化鈣可得到正方晶相氧化鋯，因此體系不會轉變，故稱為全穩定的氧化鋯FSZ（Full Stabilized Zirconia），或稱正方相氧化鋯。主要用作人工寶石、感應頭、耐火材料和顏料等。

二、部分穩定的氧化鋯PSZ（Partical Stabilized Zirconia）：

單斜相和正方相呈現這種結構。因其具有優秀的導熱性而通常被用於加熱和導熱材料。

三、四方相氧化鋯TZP（Tetragonal Zirconium Polycrystal） 或TTZ（Tetragonal Toughened Zirconia）：

加3%摩爾比的氧化釔或約12%摩爾比的氧化鈰成為四方晶相氧化鋯，此晶相的產品特別適合作研磨材料。如賽諾氧化鋯珠CZY-95（密度≥6.0kg/dm3），CZC-80（密度≥6.2kg/dm3）和耐諾氧化鋯球（NanorZr-95B），因它們具有較高的耐壓強度和較低的磨耗率而成為研磨介質的標杆產品。 ^[3] 

為了更清楚的縷清什麼是氧化鋯珠，有必要將現市場上其它產品列出，以作比較。

一、硅酸鋯（Zircon or Zirconium Silicate）：

硅酸鋯可以看作是一種複合氧化物，由相同摩爾比的氧化硅和氧化鋯組成，分子式為ZrSiO₄。比重約為4.0kg/dm³，維氏硬度約為1000kgf/mm2。硅酸鋯珠因其中等的密度和硬度，優良的耐磨性和價格比氧化鋯珠便宜而被普遍的使用。

按珠子定相工藝來説分燒結和電熔法兩種。由鋯英砂作原料的經燒結做出來的珠子是以一致的微觀結構體現，其代表產品是賽諾硅酸鋯珠CZS-64；後者是以氧化鋯粉和氧化硅粉熔融混合而成，微觀結構是以氧化鋯晶體和氧化硅玻璃體分別存在，同時空腔珠不能避免也是此工藝的一缺陷。

由於歷史的原因，很多人把硅酸鋯珠誤稱為氧化鋯珠，而把其稱作鋯珠是一種簡稱；當然也有人把氧化鋯珠簡稱為鋯珠，混亂就此產生。

二、鋯鋁複合材料（ZrO₂ & Al₂O₃ Complex Ceramic）：

氧化鋯和氧化鋁按不同的摩爾比組成氧化物的複合材料，按兩者比例的多寡分鋯增韌氧化鋁和鋁增韌氧化鋯，磨介的代表產品是耐諾複合鋯珠NanorZr-30和NanorZr-76；這兩種珠子的產生主要從改善材料的性能和降低成本來考慮，但不是實際意義上的氧化鋯珠或純鋯珠。

如何辯別氧化鋯珠的真偽和選擇高質量的氧化鋯珠，除了注重研磨介質的外型、表面光澤、密度和耐壓強度的物理表徵外，還要跟蹤使用後珠子的狀況，表面粗糙、變形嚴重的珠子應儘快更換。