以下是一些常见的锆加工件类型:
牌号 | 成分元素 (%) < | ||||||||
Zr+Hf | Hf | Fe+Cr | Sn | H | N | C | Nb | O | |
R60702 | 99.2 | 4.5 | 0.2 | -- | 0.005 | 0.025 | 0.05 | -- | 0.16 |
R60703 | 98 | 4.5 | -- | -- | 0.005 | 0.025 | -- | -- | -- |
R60704 | 97.5 | 4.5 | 0.20~0.40 | 1.0~2.0 | 0.005 | 0.025 | 0.05 | -- | 0.18 |
R60705 | 95.5 | 4.5 | 0.2 | -- | 0.005 | 0.025 | 0.05 | 2.0~3.0 | 0.18 |
R60706 | 95.5 | 4.5 | 0.2 | -- | 0.005 | 0.025 | 0.05 | 2.0~3.0 | 0.16 |
特点:具有良好的平整度和光洁度,强度较高,耐腐蚀性能优异。在不同的温度和环境下,都能保持较好的稳定性。
应用:常用于化工设备的内衬,如反应釜、储存罐等,可有效防止强酸强碱等腐蚀性介质对设备的侵蚀;在电子工业中,用于制造电子元件的基板,因其良好的导电性和耐腐蚀性,能提高电子元件的性能和使用寿命 。
特点:呈圆柱状,有较高的强度和硬度,且韧性较好。其直线度和圆柱度精度较高,能满足不同设备的安装和使用要求。
应用:在核工业中,作为核反应堆的控制棒材料,利用其对中子的吸收特性,调节反应堆的功率;在航空航天领域,用于制造飞机发动机的零部件,如涡轮轴、燃烧室支撑件等,可承受高温和高压的作用。
特点:直径较细,具有良好的柔韧性和延展性,同时保持了锆的耐腐蚀性和高强度等性能。
应用:在焊接领域,作为焊接材料用于锆及锆合金的焊接,也可用于其他金属材料的焊接添加剂,以提高焊接接头的性能;在电子工业中,可编织成电子元件的引线或用于制造特种电线电缆。
特点:中空的管状结构,具有较高的强度和耐腐蚀性,且管壁厚度均匀,内外表面光滑。
应用:在化工、石油等行业,用于输送腐蚀性的液体或气体,如在石油开采中,用于输送含有酸性成分的原油;在核工业中,作为核燃料元件的包壳管,保护核燃料并防止放射性物质泄漏。
特点:通过锻造工艺加工而成,内部组织致密,力学性能优良,强度和韧性比普通加工件更高。
应用:常用于制造承受较大载荷和压力的零部件,如航空发动机的叶轮、盘件等,在高温和高速旋转的条件下,能可靠地工作。
特点:形状不规则,根据具体的使用需求定制加工,具有独特的结构和性能特点。
应用:在医疗领域,可制造定制化的医疗器械,如牙科种植体、人工关节等,满足不同患者的生理结构和治疗需求;在机械制造领域,用于制造特殊形状的零件,如模具、夹具等。
纯锆加工件:由纯度较高的锆金属制成,具有最佳的耐腐蚀性、核性能和生物相容性,常用于对纯度要求极高的核工业、电子工业和医疗领域,如核反应堆的核心部件、电子芯片制造中的关键部件、人体组织修复和替代的植入物等。
锆合金加工件:通过在锆中添加其他元素,如铌、锡、铁等制成的合金加工件。这些合金可以改善锆的某些性能,如提高强度、抗蠕变性能、耐腐蚀性等,以满足不同行业的特殊需求。例如,Zr-2.5Nb 合金加工件常用于高温高压的水利发电和化工领域;Zr-4 合金加工件在核工业中也有广泛应用,用于制造核燃料包壳等 。
氧化锆加工件:主要成分是氧化锆,具有极高的熔点、硬度和耐磨性,化学稳定性好,不易与大多数物质发生化学反应。常见的有氧化锆陶瓷加工件,如氧化锆陶瓷刀具、轴承、喷嘴等,在机械加工、化工、纺织等行业有广泛应用;氧化锆陶瓷牙冠、牙桥等在口腔医疗领域也得到了越来越多的应用。
锆异形件是指形状不规则,根据具体的使用需求定制加工的锆制品,以下是关于它的详细介绍:
机械领域
复杂结构零部件:如具有特殊形状的齿轮、凸轮、连杆等,利用锆的高强度、耐腐蚀性和耐高温性,可在一些恶劣的机械工作环境中保持良好的性能,减少磨损和腐蚀,延长设备的使用寿命。
定制夹具和模具:根据不同的加工工艺和工件形状要求,设计制造的锆质夹具和模具,在对精度要求较高的机械加工过程中,能更好地固定和成型工件,且由于锆的特性,可多次重复使用,降低了生产成本。
非标反应容器部件:一些特殊设计的反应釜内胆、搅拌桨、换热器管束等,采用锆异形件可满足特定化学反应对设备形状和材质的要求,有效抵抗化学反应介质的腐蚀,确保反应过程的安全和稳定。
管道连接件及特殊阀门:形状独特的锆制管道弯头、三通、四通以及特殊设计的阀门等,可实现复杂管道系统的连接和流体控制,在输送强腐蚀性化工介质时,能避免管道腐蚀泄漏,保障化工生产的连续性。
特殊形状的电子元件:如具有特定外形的电极、接插件、传感器外壳等,锆的良好导电性、耐腐蚀性和低的热中子吸收截面等特性,使其能满足电子元件在特殊工作环境下的性能要求,提高电子设备的可靠性和稳定性。
高精度定位和支撑部件:在一些高精度电子设备中,如光刻机、电子显微镜等,需要使用形状特殊的锆质定位块、支撑座等,以确保设备的精度和稳定性,锆的优异性能可保证这些部件在长期使用过程中不变形、不损坏。
定制化医疗器械:比如根据患者个体差异定制的牙科种植体,其形状和尺寸与患者的牙槽骨相匹配,能更好地与骨组织结合,提高种植成功率;还有用于人体关节修复和置换的人工关节,其特殊的形状设计能更好地模拟人体关节的运动功能,减轻患者痛苦,提高生活质量。
医疗辅助设备部件:在一些医疗检测设备和治疗设备中,如超声探头的外壳、放射治疗设备的定位支架等,使用锆异形件可满足设备对部件形状和材质的特殊要求,同时锆的生物相容性可减少对人体的不良反应。
铸造工艺:对于一些形状复杂、尺寸较大的锆异形件,铸造是一种常用的加工方法。通过将熔化的锆金属或合金倒入预先设计好的模具中,冷却凝固后可获得所需形状的铸件。但铸造过程中容易产生气孔、缩松等缺陷,需要严格控制工艺参数,如温度、压力、浇铸速度等,以确保铸件的质量。
锻造工艺:锻造工艺适用于制造对力学性能要求较高的锆异形件。将锆锭加热至适当温度后,在压力机上进行锻造加工,可使金属内部组织更加致密,提高强度和韧性。锻造过程中要注意控制锻造比、锻造温度和变形速度等参数,以避免出现裂纹、折叠等缺陷。
机械加工工艺:机械加工是制造锆异形件最常用的方法之一,包括车削、铣削、钻削、磨削等。通过这些加工方法,可以将锆坯料加工成各种精确的形状和尺寸。在机械加工过程中,要选择合适的刀具和切削参数,以减少刀具磨损和加工表面粗糙度,提高加工效率和质量。
3D 打印工艺:随着技术的发展,3D 打印在锆异形件加工领域也开始得到应用。3D 打印可以根据设计模型直接制造出复杂形状的部件,无需模具,大大缩短了产品的开发周期和生产成本。但目前 3D 打印锆材料的技术还不够成熟,存在材料性能有待提高、打印速度较慢等问题。
优势
定制化程度高:能够根据不同的应用需求,精确地设计和制造出各种形状和尺寸的部件,满足个性化的使用要求,这是其与传统标准形状锆制品相比的最大优势。
性能卓越:继承了锆的优良特性,如高强度、耐腐蚀性、耐高温性、生物相容性等,在各种复杂恶劣的工作环境中都能发挥出色的性能,有效替代一些传统材料难以胜任的应用场景。
挑战
加工难度大:由于形状不规则,加工过程中需要特殊的工艺和设备,对加工技术人员的技术水平和经验要求较高,加工成本也相对较高。
质量控制难:在加工过程中,因形状复杂,容易出现尺寸精度不达标、表面质量差、内部缺陷等问题,对质量控制提出了更高的要求,需要采用先进的检测设备和手段进行严格检测。