[发明专利]一种氧化锆氧分析仪用锆管及其制备方法

说明书

本发明属于仪器分析技术领域，涉及一种氧化锆氧分析仪用锆管及其制备方法。所述的锆管除主要含有氧化锆外，还含有摩尔百分比3‑8％的氧化钇。利用本发明的氧化锆氧分析仪用锆管及其制备方法，能够使制备得到的氧化锆氧分析仪用锆管兼具良好的密度、强度、导电性和抗热震性能。

技术领域

本发明属于仪器分析技术领域，涉及一种氧化锆氧分析仪用锆管及其制备方法。

背景技术

氧化锆氧分析仪因灵敏度高、稳定性好、响应速度快和构造简单等优点而被广泛应用于石油化工、冶金、电力、轻工等行业。其中氧化锆氧分析仪通过连续、实时、动态测定工业锅炉燃烧过程中排放气体中的氧含量，达到提高燃料燃烧效率和降低烟气中SO₂、NO_x排放量的目的，从而实现工业锅炉的节能减排。

氧化锆氧分析仪的关键部件是锆管，锆管是由氧化钇稳定氧化锆材料制备而成。由于氧化锆氧分析仪要求在高温、存在气流冲击和腐蚀环境中长期准确地测量出烟气中的氧含量，因此，性能优良的锆管不仅要求具有良好的机械性能和抗热震性能，还要求具有良好的导电性能。

如相应的中国专利申请所公开，目前锆管是采用3-8％mol的氧化钇稳定氧化锆二元体系，通过热压铸成型(如CN101832964)或注射成型(如CN1808109)的方法制备而成。当氧化钇含量在8％mol时，烧结后的氧化锆呈全立方晶相结构，其导电性最强，但抗弯曲强度和抗热震性能明显减弱；当氧化钇含量为3％mol时，抗弯曲强度和抗热震性能达到最大值，但导电性能却减弱。

对氧化锆材料来说，力学、热力学和电化学性能是矛盾的，为解决这一矛盾，通过改进配方和研究新的制备工艺提高综合性能一直是氧化锆材料开发领域关注的焦点。

锆管的成型方法是影响其密度和强度的另一主要因素，传统的锆管成型方法有热压铸成型法和注射成型法。热压铸成型法的优点是投资少、工艺简单、适合于工业化生产；缺点是由于采用大量石蜡作为粘结剂，烧结前必须先脱蜡，这样时间长、能耗高、产品一致性差、锆管密度低、成品率低。注射成型法的优点是生产过程自动化程度高、坯体尺寸精密、易于控制；缺点是使用较多的有机粘结剂(如聚乙烯、环氧树脂等)，烧结过程中排除这些有机物质耗时耗能。且由于热压铸成型法和注射成型法均属于低压成型，同时制备过程均使用较多有机物作为粘结剂，因此素坯和烧结后的锆管都存在密度和强度较低、抗热震性能差的问题。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种氧化锆氧分析仪用锆管，以能够兼具良好的密度、强度、导电性和抗热震性能。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种氧化锆氧分析仪用锆管，所述的锆管除主要含有氧化锆外，还含有摩尔百分比3-8％的氧化钇。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种氧化锆氧分析仪用锆管，其中所述的锆管除主要含有氧化锆外，还含有摩尔百分比8％的氧化钇。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种氧化锆氧分析仪用锆管，其中所述的锆管还含有摩尔百分比0.5-3％的Al₂O₃。

本发明的第二个目的是提供一种如上所述氧化锆氧分析仪用锆管的制备方法，以能够使制备得到的氧化锆氧分析仪用锆管兼具良好的密度、强度、导电性和抗热震性能。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种如上所述氧化锆氧分析仪用锆管的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：

(1)粉料制备：将Y₂O₃用热硝酸溶解后与ZrOCl₂和Al(NO₃)₃溶液混合均匀，加入沉淀剂氨水，所得沉淀物经洗涤、干燥、研磨后进行煅烧，煅烧产物再加入粘结剂研磨造粒；

(2)震动装料：将研磨造粒的粉料在震动设备的震动下装入橡胶模具中；