ZrO2(CaO)與ZrO2(1/2O3)是氧化鋯基固體電解質(zhì)最常用的兩種陶瓷材料。由于氧化鋯很難燒結(jié)，因此需要加入適量的穩(wěn)定劑。在穩(wěn)定化的ZrO2中穩(wěn)定劑的金屬離子與Zr4+進(jìn)行不等價(jià)置換，從而產(chǎn)生了氧空位。如以Ca2+為例，當(dāng)Ca2+取代Zr4+之后，正電荷少了2個(gè)，于是在Ca2+周圍必須失掉一個(gè)在正常位置上的O2-離子，才能保持晶格的電中性，這樣便產(chǎn)生一個(gè)氧空位。同樣，如用Y3+取代Zr4+，正電荷少了一個(gè)，則在兩個(gè)釔離子周圍存在一個(gè)氧空位。因此，在穩(wěn)定化的ZrO2晶格內(nèi)存在大量氧空位，使 ZrO2陶瓷成為導(dǎo)電陶瓷。
不同穩(wěn)定劑的ZrO2陶瓷的電導(dǎo)率是不同的。
氧化鋯（ZrO2)導(dǎo)電陶瓷制造的關(guān)鍵是原料的純度與粉料的制備，一般要求ZrO2的純度應(yīng)達(dá)99. 5%,屬超細(xì)粉末（＜0.05μm）;穩(wěn)定劑采用Y2O3或Al2O3,其純度應(yīng)為試劑級(jí)。
粉料制備時(shí)，由于穩(wěn)定ZrO2的硬度大，一般應(yīng)用鋼球磨進(jìn)行球磨。大約球磨80h后，小于1. 76μm的細(xì)粉約60%。如要細(xì)度＜1μm,則要延長球磨時(shí)間100~200h。球磨后粉料要用鹽酸處理48h,酸洗后再用水清洗至中性，烘干備用。
如用注漿成型，注漿料可在塑料或瓷球磨瓶（筒）內(nèi)配制成中性料。如取料：球：水：阿拉伯樹膠之比為1:1.5:0.16:0.15,混磨8~10h,使之具有較好的懸浮性和流動(dòng)性。
用干壓成型，壞料中應(yīng)加人適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑（羧甲基纖維素等），以等靜壓成型為最佳。
成型后的坯體，在中性或氧化氣氛的窯爐中，于1800~1840℃溫度下燒成。
加入穩(wěn)定劑的ZrO2在高溫時(shí)具有導(dǎo)電性，利用ZrO2在高溫時(shí)的導(dǎo)電性，氧化鋯導(dǎo)電陶瓷可用作高溫電極和發(fā)熱材料。
利用ZrO2在一定條件下具有傳遞氧離子的特性，可以制成固體氧濃差電池、氧傳感器，進(jìn)行氧濃度的測定等。
氧濃差電池可檢測氧氣濃度，制造燃料電池，制取氧氣，水分解法制氫等。
煉鋼用氧測定儀能精確測定鋼液中的氧含量。測氧儀的主體為ZrO2固體電解質(zhì)。
氧化鋯氧傳感器可用來測量汽車尾氣廢氣中的氧含量，從而控制空燃比，達(dá)到節(jié)省燃料，減少廢氣對周圍環(huán)境污染的目的。
此外，還可利用氧化鋯導(dǎo)電陶瓷的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性，用它作為高溫發(fā)熱材料（在空氣中最高發(fā)熱溫度可達(dá)2100~2200℃)以及高溫電極材料（如磁流體發(fā)電裝置中的電極）。同時(shí)還可利用氧化鋯和鉻酸鑭各自的優(yōu)點(diǎn)制成復(fù)合材料。
3. 氧化鋯導(dǎo)電陶瓷的性能與用途