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碳化鋯金屬陶瓷粉末
一、產品基本情況介紹：
碳化鋯，ZrC=103.22，含碳11.64%，灰色金屬狀粉末,它是一種金屬陶瓷粉末。碳化鋯金屬陶瓷粉末是通過新工藝生產出來的一種新型材料，化學式為ZrC，屬于典型的NaCl型面心立方結構，晶格常數為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。碳化鋯的熔點為3540℃，理論密度6.73g/cm3，熱膨脹系數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。
二、性能技術特點：
本產品純度高、粒度分布均勻，高表面活性，具有耐高溫、抗氧化、強度高、硬度高、導熱性良好，韌性好，碳化鋯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。
三、產品應用及案例
碳化鋯金屬陶瓷粉末是制備高性能硬質合金、航空航天、原子能、紡織、電子、涂層和冶金自動化等高新技術領域的關鍵材料。
1、納米碳化鋯應用于新型保溫調溫紡織品中， 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。這說明碳化鋯具有理想的吸熱、蓄熱的特性。產品可應用于新型保溫調溫紡織品中。而采用陶瓷纖維作為填充料的保暖內衣恰恰克服了過去產品的弊端，真正成為既具保暖又有舒適度的保暖內衣新材料。
這種材料的特點是可以有效地把進入纖維的可見光轉化成熱量放出，并蓄積在服裝內的小氣候空間，直到產生增溫保溫的作用。這種纖維是將一種屬于碳化鋯系列的陶瓷微粒混入聚酯切片中紡絲制成的。碳化鋯是在太陽能利用中使用的一種重要材料，它存在于纖維之中，有可以直接將可見光轉化為熱能（紅外線）的作用。當這部分熱量被釋放到服裝內空間并和人體發出的熱理（遠紅外線）一起，在生理飽和壓差的驅使下，隨同小氣候環境中的空氣向服裝外散發時，又會因含碳化鋯的纖維材料對高波長的紅外線與遠紅外線有很高的反射能力，而把空氣中這一部分熱量重新反射到人體上，從而起到保溫的作用。
采用陶瓷纖維作為填充料的保暖內衣，由于陶瓷纖維的高保暖性，所以用少量材料就可以保暖，使得這樣的內衣既美觀且舒適度大大增加；又因為采用聚酯切片作為載體，其良好的洗后穩定性，又保證了這種新型材料內衣的耐洗性能。
2、納米碳化鋯應用于尼龍， 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，對在寒冷環境中的服裝很有實際意義。日本尤尼奇卡與Descente合作生產的放熱紡織品“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。
3、納米碳化鋯應用于纖維 ，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節功能。
4、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，吸收人體發出的紅外線并轉換為熱量，發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。不僅適用于內衣，還可用于床上用品等。可樂麗公司也推出了許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。
5、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，此類產品已由Unitika開發完成，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。
6、陽光蓄熱保溫整理
人體熱能的散發，以輻射方式為最多，因此設法減少這種散發則保溫效果最好。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熱的化學反應發熱織物等，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，已發現周期表第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，以及游泳衣等新產品。
陽光蓄熱纖維可吸收太陽輻射中的可見光與近紅外線，反射人體熱輻射，具有良好的保溫功能。它以添加Ⅳ族過渡金屬碳化物為主，當陽光照射時，該碳化物能將0.6V以上的陽光電磁波輻射線中的高能輻射線吸收并轉化成熱能，能量低于0.6V的輻射線則被反射不吸收。
日本許多公司在纖維和面料上添加生熱材料，將太陽能轉化為熱能。尤尼吉卡公司將碳化鋯微粉作為芯成分，制成陽光蓄熱保溫纖維Solar－α。它加工成服裝后，陽光照射下服內溫度可較普通服裝高2～8℃。另外，帝人、鐘紡和富士紡等公司也開發出陽光蓄熱保溫纖維和紡織品。而SokoSeiren公司的Thermostore是陶瓷涂層的錦綸、滌綸織物，它將光能轉化為熱能，具有較好的儲熱和保暖功能。
7、太極蒸肺背心采用宇航科技發熱材料碳化鋯可自動發熱，陣陣熱流疏通經絡，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30000粒超能磁光石，可持續釋放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，從而實現咳喘病和心臟病的徹底有效治療。
8、納米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、抗疲勞度、、耐高溫性能和強度，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品上，為國防工業做出了貢獻！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。將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，提高耐熱等級，現廣泛應用軍事，航天領域。
9、納米碳化鋯粉體在抗紅外線偵察的應用：
納米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。人體發射的熱能的波長在10μm左右，因而人體穿著了加入納米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現，現已成功應用于軍工領域。
10、碳化鋯金屬陶瓷粉末可用作電極、耐火坩堝和陰極電子發射材料。碳化鋯金屬陶瓷粉末具有優異的性能，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品；另外還可以用于核燃料行業、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滲透性能良好，可用作保護鍍層。
納米碳化鋯可以應用到涂料中，做為耐高溫涂料，提高材料的表面性能；
碳化鋯是耐火材料的添加劑，是生產原子能級海綿鋯的原料，由于其高溫強度和硬度高、熱中子吸收截面小、耐輻射性能好，被作為包覆核燃料顆粒阻擋層的新材料。碳化鋯屬于超硬材料，化學穩定性好，具有良好的耐高溫、耐腐蝕、耐磨性能，是良好的高溫結構材料、超硬工具材料和表面保護材料。同時還具有優良的導熱性，在切削工具材料、裝甲材料、堆焊耐磨焊條等方向具有潛在的應用價值。
11、碳化鋯在硬質合金上也有很大的發展空間，可以提高硬質合金的強度、耐腐蝕性。研究碳化鋯對金屬陶瓷刀具材料的組織和性能的影響表明：ZrC溶解在金屬陶瓷中并形成了白色無芯顆粒（Zr，Ti，MO，W）C和黑色無芯顆粒（Ti，Zr，MO，W）C，一定含量的ZrC的加入大大提高了金屬陶瓷的斷裂性、抗熱震性能，但使其抗彎強度由所降低。在以后的工作中，應致力于找出原料的最佳配比，使其性能達到最優。
另外ZrC還可以用于核燃料行業、電子設備、工具上的耐磨保護膜、超硬薄膜以及高亮度的電子發射膜。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滲透性能良好，可用作保護鍍層。ZrC復合陶瓷應用方面可通過添加燒結助劑改善其燒結行為，獲得價廉物美的ZrC制品。ZrC還是高級耐火材料的添加劑，是生產海綿鋯的原料。
連續纖維增強ZrC基防熱結構復合材料密度小、比強度高、比模量高、熱機械性能和抗熱震沖擊性能好的特點，并且具有優異的耐燒蝕性或絕熱性能，用于航天材料。
ZrC做銅的彌散增強相提高了銅的機械性能，ZrC/Cu材料的平均抗拉強度為359.45Mpa，布氏硬度HB為146.2，是純銅的3倍多。ZrC作為第二相，可以顯著提高鎢的室溫力學性能，加入體積分數為10%的碳化鋯，抗彎強度可達889 Mpa，比純鎢的強度780 Mpa提高11%，也可以提供鉬的機械強度。
以納米ZrC為增強相的Cu/ZrC復合材料,研究了機械合金化過程中ZrC顆粒形貌、尺寸的變化,以及增強相的含量對復合材料抗拉強度、硬度、相對電導率及顯微結構的影響。結果表明,納米ZrC對于銅是一種有效的增強相,當納米ZrC的質量百分含量為1%時,強化效果較佳,抗拉強度可達391MPa,相對電導率為502%，性能較優。高強高導銅基復合材料以其優良的導電性能,較高的強度及適中的價格,成為了一類具有優良的綜合物理性能和力學性能的功能材料,多應用于集成電路的引線框架、各類點焊、滾焊機的電極、觸頭材料、電樞、電動工具的換相器等。但銅合金中的高強度和高導電性一直是一對相矛盾的特性,一般只能在犧牲電導率和熱導率的前提下改善銅的力學性能,來獲得高的強度。但采用穩定彌散相強化銅基材料卻是解決這一矛盾的較好方法。通過向基體中引入均勻、細小、具有良好穩定性的顆粒以達到彌散強化銅的目的成為制備高強高導銅的一大熱點，彌散強化銅基復合。
