Apa itu zirkonium oksida
Zirkonium oksida (ZRO2), juga dikenal sebagai zirkonia, adalah salah satu bahan keramik canggih yang paling banyak dipelajari dan digunakan. Dibandingkan dengan bahan keramik teknis lainnya, fitur paling menonjol dari zirkonium oksida adalah ketangguhan fraktur yang sangat tinggi, yang membuatnya memiliki keausan super dan resistensi dampak, sehingga juga dinamai "baja keramik."
Konduktivitas termal yang rendah adalah sifat lain yang tak tertandingi dari keramik zirkonia, disebabkan oleh sejumlah besar pori -pori mikroskopis dan struktur kristal. Struktur kristal keramik khusus ini memberi zirkonia efek isolasi termal yang sangat baik.
Struktur zirkonium oksida (ZRO2)
Keramik zirkonium oksida memiliki tiga fase berbeda karena perubahan suhu, yaitu:
※ Dari suhu kamar hingga 1170 ℃, ini adalah fase monoklinik (M-ZRO2);
※ Antara 1170 ℃ dan 2370 ℃, diubah menjadi fase tetragonal (T-ZRO2);
※ Ketika suhu melebihi 2370 ℃, itu diubah menjadi fase kubik (C-ZRO2).
Tiga fase zirkonia keramik dapat diubah satu sama lain pada suhu yang berbeda. Bagian keramik zirkonia yang sama dengan fase yang berbeda memiliki berbagai ukuran, volume, dan sifat mekanik dan kimia.
Keuntungan lainnya dari Zirkonia (ZRO2)
※ Kekuatan tinggi: Kekuatan tekan dapat mencapai lebih dari 1000MPA, di atas 5 kali lipat dari baja.
※ Resistensi suhu tinggi: Suhu layanan zirkonia bisa mencapai 1000 ℃
※ Kepadatan tinggi: Ini adalah bahan keramik yang sangat padat, kepadatannya hingga 6,1 g/cm3
※ Kekerasan Tinggi: Mohs Zirkonium Oksida Keramik Kekerasan Hingga 8,5, Mirip dengan Sapphire
※ Resistensi korosi: ZRO2 tidak bereaksi dengan sebagian besar asam, alkali, garam, dan bahan kimia lainnya
※ Propagasi retak yang resisten: Ini adalah penyebab sebenarnya mengapa keramik Zirconia Zro2 memiliki ketangguhan patah tulang yang luar biasa.
※ Lubi diri: Zirkonium oksida keramik memiliki koefisien gesekan yang jauh lebih rendah; hanya ½ keramik alumina
※ Permukaan yang lebih halus: Kepadatan yang jauh lebih tinggi dan kekompakan zirkonium oksida yang tinggi membuat tekstur tubuh keramik halus
※ Tahan terhadap logam cair: Keramik ZRO2 tidak mudah dibasahi oleh logam cair, sehingga sangat tahan terhadap korosi dalam logam cair.
※ Insulasi listrik: Keramik ZRO2 memiliki resistivitas tinggi pada suhu kamar dan dapat digunakan sebagai isolator keramik, tetapi ketika suhu operasi melebihi 650 ℃, itu akan menjadi konduktor listrik.
Jenis Bahan Zirkonia
Dipopong dengan penstabil yang berbeda memiliki dampak signifikan pada bahan zirkonia. Menurut kategori utama penstabil, keramik zirkonia dapat dibagi menjadi tiga jenis:
1. Yttria Stabilisasi Zirkonia: (YSZ)
Bahan zirkonium oksida (ZRO2) yang disiapkan dengan menambahkan 3 mol yttrium dioksida yang disebut yttria yang distabilkan secara zirkonia. YSZ Zirconia menyajikan struktur kristal tetragonal yang stabil pada suhu kamar dan memiliki kekuatan tinggi, resistensi korosi, resistensi suhu tinggi, biokompatibilitas yang baik, ketahanan aus, dan konduktivitas ionik yang baik. Dengan meningkatnya kandungan Y2O3, keramik zirkonia yang distabilkan dapat diubah dari fase tetragonal (sebagian distabilkan) menjadi fase kubik, yaitu, zirkonia yang sepenuhnya stabil (FSZ)
2. Zirkonia yang distabilkan magnesium (MSZ)
Menambahkan jumlah magnesium oksida yang sesuai ke zirkonium oksida dapat menyesuaikan kinerjanya. Zirkonia yang distabilkan magnesium memiliki kekuatan mekanik yang baik, stabilitas termal, dan stabilitas kimia.
3. Zirkonia yang distabilkan Cerium (CSZ)
Keramik yang dikeraskan ini dibuat dengan menggunakan cerium oksida sebagai penstabil, didoping secara seragam di zirkonia pada kandungan molekuler 8% hingga 16%.
| Milik | Satuan | 3y-tzp | MSZ | CE-TZP |
| Kekuatan dielektrik | AC - KV/mm | 11.7 | 9.4 | 9.8 |
| Dielektrik konstanta @ 1MHz | (E) | 29 | 28 | 29.2 |
| Kerugian dielektrik @ 1MHz | --- | 0,001 | 0,0018 | - |
| Resistivitas volume, 25 ℃ | ohm. cm | 1*10 13 | 1*10 13 | 1*10 13 |
| Resistivitas volume, 500 ℃ | 1*10 7 | 1*10 7 | 1*10 7 | |
| Resistivitas volume, 1000 ℃ | ＜ 1*10 3 | ＜ 1*10 3 | ＜ 1*10 3 |
Aplikasi keramik zirkonia
1. Aplikasi khas YSZ Zirconia
YSZ Zirconia adalah yang paling banyak digunakan dari semua kategori zirkonia. Aplikasinya meliputi:
※ Bagian keausan keramik
※ katup dan kursi bola zirkonia
※ Segel pompa dan bantalan poros
※ Sel bahan bakar oksida padat (SOFC)
Nozel Nozel Keramik ZRO2 Presisi
※ Alat pemotongan keramik dan bilah
※ Sensor oksigen, sensor nitrogen oksida
※ Rol dan panduan keramik untuk pembentukan kawat
※ Benang keramik dan panduan benang untuk mesin tekstil
※ Keramik fungsional dan komponen keramik struktural
2. Aplikasi khas Zirkonia MSZ
※ Aplikasi Rekayasa: Segel Mekanik, Stamping & Ekstrusi Dies dan Pakaian Suku Cadang
※ Perangkat komunikasi optik: lengan keramik, kapiler keramik, pemegang keramik
※ Ilmu Biomedis: Bahan Perbaikan Jaringan Tulang, Biosensor, Fixator Internal Fraktur, dan Pembawa Obat
※ Refraktori: Bagian tungku suhu tinggi, bagian keramik untuk mesin dirgantara, dan bahan struktural untuk pesawat ruang angkasa
3. Aplikasi khas zirkonia CSZ
※ media penggilingan: Cocok untuk menggiling semua jenis bahan viskositas tinggi
※ Bagian keramik struktural: terutama digunakan dalam kekerasan tinggi, kesempatan resistensi suhu tinggi
※ Sistem Katalitik Otomotif: Ceria menstabilkan zirkonia sebagai pembawa katalis dapat meningkatkan efisiensi katalitik dan mengurangi emisi polutan
Pikiran terakhir
Berkat sifat mekanik dan termal yang sangat baik, inertness kimia, dan stabilitas suhu tinggi, penggunaan keramik zirkonia akan semakin diperluas dan diperluas dengan inovasi sains dan teknologi dan peningkatan proses produksi yang berkelanjutan, bergerak ke arah kinerja yang lebih tinggi, lebih banyak fungsi yang beragam, dan biaya rendah dari bahan keramik canggih.