지르코니아 세라믹은 지르코늄 이산화 지르코늄 (Zro₂)을 기반으로 한 고급 세라믹 재료입니다. 그것들은 실온에서 흰색으로 나타나며 미량의 이산화물 (HFO₂) 및 Yttrium Oxide (y₂o₃)와 같은 안정제를 함유합니다.
1. 핵심 특성은 결정 변환에서 비롯됩니다
정상적인 압력에서 지르코니아 세라믹은 3 개의 결정질 상태, 즉 모노 클리닉 (M-Zro₂), 정사각형 (T-Zro₂) 및 입방 (C-Zro₂)에 존재합니다. YATE 및 CEO와 같은 안정제를 추가함으로써, 결정 구조는 부분적으로 안정화 된 지르코니아 (PSZ) 또는 사량형 지르코니아 다 크라이스트 (TZP)와 같은 유형을 형성하도록 조작 할 수있다. 예를 들어, Y-TZP (YTTRIUM 안정화 된 정각 지르코니아)는 높은 인성과 강도로 인해 의료 및 산업 분야에서 널리 사용됩니다.
2. 일반 도자기와의 핵심 차이
기계적 특성 :
경도 및 내마모성 : 지르코니아 세라믹은 HV1230의 경도를 가지므로 고가 환경 (예 : 베어링 및 절단 도구)에 적합합니다.
인성 및 균열 저항성 : 위상 형질 전환 강화 메커니즘을 통해 지르코니아는 균열 전파 동안 단일 클리닉 상 전이에 대한 정사각형을 겪고, 에너지를 흡수하고 균열 전파를 방지합니다. 골절 강인성은 일반 도자기보다 3-5 배입니다.
열 특성 :
열 팽창 계수 : 금속과 호환되는 강철 (10.5 × 10/° C)에 가깝게 열 응력으로 인한 균열의 위험을 줄입니다.
열 단열재 : 낮은 열전도율 (2-3 w/m · k)은 고온 단열재 (예 : 항공기 엔진 코팅)에 적합합니다.
생체 적합성 :
지르코늄 산화물 세라믹은 무독성 및 면역 저항성입니다. 그들은 거울 같은 마감 처리 (RA <0.01μm)로 연마하여 박테리아 접착력을 줄여 치과 임플란트 및 인공 관절에 대한 선택의 재료가 될 수 있습니다.
3. 재료 이점
우수한 내마모성 :
펌프 씰 및 밸브 시트와 같은 응용 분야에서 지르코니아 세라믹은 시멘트 카바이드의 수명 5-10 배로 교체 빈도 및 유지 보수 비용이 크게 줄어 듭니다. 예를 들어, 한 석유 회사는 지르코니아 펌프 씰을 채택한 후 연간 유지 보수 비용이 70% 감소했습니다.
고온 안정성 :
2715 ° C의 융점이 높고 최대 1500 ° C의 온도에서 강도를 유지하면 고체 산화물 연료 전지 (SOFC) 및 고온 가열 요소에서 전해질로 사용하기에 적합합니다.
조정 가능한 전기 특성 :
실온에서, 그들은 절연체 (저항> 10¹⁴Ω · cm)입니다. 고온에서는 반도체 (저항이 10²Ω · cm로 떨어짐)로 변형되어 산소 센서 및 압전 요소에 사용됩니다.
미학과 기능 결합 :
vantso₅ 및 fe로와 같은 착색제를 추가하면 높은 경도를 유지하면서 보석류 (예 : 입방 지르코니아 보석)의 다이아몬드를 대체 할 수있는 다채로운 반투명 소재를 만들 수 있습니다.
4. 구조 구성 및 처리
파우더 준비 :
고순도, 초고속 분말 (입자 크기 <100nm)은 공동-예고, 졸-겔 또는 열수 합성 방법을 사용하여 제조된다. 이것은 소결 후 미세 입자 (<500nm)를 보장하여 재료 강도를 향상시킵니다.
성형 공정 :
슬립 캐스팅 : 복잡한 형태의 부품 (예 : 인공 관절 보철물)에 적합하지만 녹색 바디 밀도는 비교적 낮습니다 (후속 핫 이스틱 프레스가 필요).
뜨거운 압축 성형 : 파라핀 왁스 바인더를 사용하여 고정밀 성형이 달성되어 (치수 내성 ± 0.05mm) 질량 생산 (예 : 시계 케이스)에 적합합니다.
소결 기술 :
압력이없는 소결 : 저비용이지만 밀도 (95%-98%);
Hot isostatic pressing (HIP) : 1500 ° C 및 200 MPa에서 거의 가상 밀도 (> 99.5%)를 달성하여 재료 성능을 크게 향상시킵니다.
5. 구매자와 일치하는 응용 프로그램 시나리오
산업 제조 :
대상 고객 : 자동차 부품 공급 업체, 항공 우주 회사 및 반도체 장비 제조업체.
권장 제품 : 지르코니아 베어링 (고속 전기 스핀들 용), 세라믹 절단 도구 (HRC60 이상의 경도가있는 재료 절단).
소비자 전자 장치 :
대상 고객 : 스마트 폰 제조업체, 웨어러블 장치 브랜드.
권장 제품 : 지르코니아 세라믹 백 커버 및 시계 케이스.
6. 조달 결정 권장 사항
비용에 민감한 고객 : 지르코니아-가운 알루미나 (ZTA) 복합재를 선택하여 지르코니아 성능의 80%를 유지하면서 30%-50%를 줄입니다.
고급 사용자 정의 고객 : 재료 밀도와 일관된 성능을 보장하기 위해 고관절 소결 기능을 갖춘 공급 업체의 우선 순위를 정합니다.
소규모 배치 시험 프로덕션 고객 : R & D주기를 단축하고 툴링 비용을 줄이기 위해 3D 프린팅 지르코니아 서비스를 제공하는 공급 업체와 파트너 관계를 맺습니다.