Zirconia सिरेमिक Zirconium dioxide (Zro₂) पर आधारित उन्नत सिरेमिक सामग्री हैं। वे कमरे के तापमान पर सफेद दिखाई देते हैं और हाफ़नियम डाइऑक्साइड (HFO₂) और Yttrium ऑक्साइड (Y₂o₃) जैसे स्टेबलाइजर्स की मात्रा में ट्रेस मात्रा होती है।
1। कोर गुण क्रिस्टल परिवर्तनों से स्टेम
सामान्य दबाव में, ज़िरकोनिया सिरेमिक तीन क्रिस्टलीय राज्यों में मौजूद हैं: मोनोक्लिनिक (एम-ज़्रो₂), टेट्रागोनल (टी-ज़्रो), और क्यूबिक (सी-ज़्रो)। Y₂o₃ और CEO, जैसे स्टेबलाइजर्स को जोड़कर, क्रिस्टल संरचना को आंशिक रूप से स्थिर ज़िरकोनिया (PSZ) या टेट्रागोनल Zirconia Polycrystals (TZP) जैसे प्रकारों के रूप में हेरफेर किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, Y-TZP (Yttrium-stabilized tetragonal zirconia) का उपयोग इसकी उच्च क्रूरता और ताकत के कारण चिकित्सा और औद्योगिक क्षेत्रों में व्यापक रूप से किया जाता है।
2। साधारण सिरेमिक से मुख्य अंतर
यांत्रिक विशेषताएं:
कठोरता और पहनने के प्रतिरोध: जिरकोनिया सिरेमिक में HV1230 की कठोरता होती है, जिससे वे उच्च-पहनने वाले वातावरण (जैसे कि बीयरिंग और कटिंग टूल) के लिए उपयुक्त हो जाते हैं।
क्रूरता और दरार प्रतिरोध: एक चरण परिवर्तन सख्त तंत्र के माध्यम से, जिरकोनिया क्रैक प्रसार के दौरान मोनोक्लिनिक चरण संक्रमण के लिए एक टेट्रागोनल से गुजरता है, ऊर्जा को अवशोषित करता है और दरार प्रसार को रोकता है। इसकी फ्रैक्चर क्रूरता साधारण सिरेमिक की 3-5 गुना है।
थर्मल विशेषताएं:
थर्मल विस्तार गुणांक: स्टील के करीब (10.5 × 10 °/° C), धातुओं के साथ अत्यधिक संगत, थर्मल तनाव के कारण होने वाले क्रैकिंग के जोखिम को कम करना।
थर्मल इन्सुलेशन: कम तापीय चालकता (2-3 w/m · k), यह उच्च तापमान इन्सुलेशन अनुप्रयोगों (जैसे विमान इंजन कोटिंग्स) के लिए उपयुक्त बनाता है।
Biocompatibility:
ज़िरकोनियम ऑक्साइड सिरेमिक गैर विषैले और प्रतिरक्षा-प्रतिरोधी हैं। उन्हें एक दर्पण की तरह खत्म (आरए <0.01μM) के लिए पॉलिश किया जा सकता है, बैक्टीरियल आसंजन को कम कर सकता है, जिससे उन्हें दंत प्रत्यारोपण और कृत्रिम जोड़ों के लिए पसंद की सामग्री बन जाती है।
3। भौतिक लाभ
बेहतर पहनने का प्रतिरोध:
पंप सील और वाल्व सीटों जैसे अनुप्रयोगों में, जिरकोनिया सिरेमिक में 5-10 गुना जीवन है, जो कि सीमेंटेड कार्बाइड की है, जो प्रतिस्थापन आवृत्ति और रखरखाव की लागत को काफी कम कर देता है। उदाहरण के लिए, एक तेल कंपनी ने ज़िरकोनिया पंप सील को अपनाने के बाद वार्षिक रखरखाव लागत में 70% की कमी देखी।
उच्च तापमान स्थिरता:
2715 डिग्री सेल्सियस के रूप में उच्च पिघलने बिंदु के साथ और 1500 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर ताकत बनाए रखने के लिए, वे ठोस ऑक्साइड ईंधन कोशिकाओं (एसओएफसी) और उच्च तापमान वाले हीटिंग तत्वों में इलेक्ट्रोलाइट्स के रूप में उपयोग के लिए उपयुक्त हैं।
समायोज्य विद्युत गुण:
कमरे के तापमान पर, वे एक इन्सुलेटर (प्रतिरूपकता> 10⁴ · सेमी) हैं। उच्च तापमान पर, वे एक अर्धचालक में बदल जाते हैं (प्रतिरोधकता 10 · · सेमी तक गिर जाती है), ऑक्सीजन सेंसर और पीजोइलेक्ट्रिक तत्वों में उनके उपयोग को सक्षम करती है।
सौंदर्यशास्त्र और कार्यक्षमता का संयोजन:
V₂o₅ और fe₂o₃ जैसे colorants को जोड़ने से उच्च कठोरता बनाए रखते हुए एक रंगीन, पारभासी सामग्री बन सकती है जो हीरे को गहने (जैसे, क्यूबिक जिरकोनिया रत्न) में बदल सकती है।
4। संरचनात्मक रचना और प्रसंस्करण
पाउडर की तैयारी:
उच्च शुद्धता, अल्ट्राफाइन पाउडर (कण आकार <100nm) सह-पूर्वनिर्धारण, सोल-जेल या हाइड्रोथर्मल संश्लेषण विधियों का उपयोग करके तैयार किए जाते हैं। यह सिन्टरिंग के बाद ठीक अनाज (<500nm) सुनिश्चित करता है, सामग्री की ताकत को बढ़ाता है।
मोल्डिंग प्रक्रिया:
स्लिप कास्टिंग: जटिल आकार के भागों (जैसे, कृत्रिम संयुक्त कृत्रिम अंग) के लिए उपयुक्त है, लेकिन हरे रंग के शरीर का घनत्व अपेक्षाकृत कम है (बाद में गर्म आइसोस्टैटिक दबाव की आवश्यकता है)।
हॉट कम्प्रेशन मोल्डिंग: एक पैराफिन वैक्स बाइंडर का उपयोग करते हुए, उच्च-सटीक मोल्डिंग प्राप्त की जाती है (आयामी सहिष्णुता ± 0.05 मिमी), यह द्रव्यमान उत्पादन (जैसे, घड़ी के मामलों) के लिए उपयुक्त है।
सिंटरिंग तकनीक:
दबावहीन सिंटरिंग: कम लागत, लेकिन कम घनत्व (95%-98%);
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (हिप): 1500 डिग्री सेल्सियस और 200 एमपीए पर निकट-पूर्ण घनत्व (> 99.5%) को प्राप्त करता है, जिससे सामग्री के प्रदर्शन में काफी सुधार होता है।
5। खरीदार के साथ मैचिंग एप्लिकेशन परिदृश्य
औद्योगिक निर्माण:
लक्षित ग्राहक: ऑटोमोटिव पार्ट्स आपूर्तिकर्ता, एयरोस्पेस कंपनियां और अर्धचालक उपकरण निर्माता।
अनुशंसित उत्पाद: जिरकोनिया बीयरिंग (हाई-स्पीड इलेक्ट्रिक स्पिंडल के लिए), सिरेमिक कटिंग टूल्स (एचआरसी 60 या उच्चतर की कठोरता के साथ सामग्री काटने के लिए)।
उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स:
लक्ष्य ग्राहक: स्मार्टफोन निर्माता, पहनने योग्य डिवाइस ब्रांड।
अनुशंसित उत्पाद: जिरकोनिया सिरेमिक बैक कवर और वॉच केस।
6। खरीद निर्णय की सिफारिशें
लागत-संवेदनशील ग्राहक: 30%-50%की लागत को कम करते हुए Zirconia के 80%प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए Zirconia-tufeed एल्यूमिना (ZTA) कंपोजिट चुनें।
उच्च अंत अनुकूलन ग्राहक: सामग्री घनत्व और सुसंगत प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए हिप सिंटरिंग क्षमताओं के साथ आपूर्तिकर्ताओं को प्राथमिकता दें।
छोटे-बैच परीक्षण उत्पादन ग्राहक: 3 डी प्रिंटिंग जिरकोनिया सेवाओं की पेशकश करने वाले विक्रेताओं के साथ भागीदार आर एंड डी चक्रों को छोटा करने और टूलींग लागत को कम करने के लिए।