Vad är zirkoniumoxid
Zirkoniumoxid (ZRO2), även känd som zirkonium, är en av de mest studerade och använda avancerade keramiska materialen. Jämfört med andra tekniska keramiska material är det mest framträdande inslaget med zirkoniumoxid dess extremt höga frakturtillhet, vilket gör att den har superkläder och slagmotstånd, så det heter också "keramiskt stål."
Låg värmeledningsförmåga är en annan oöverträffad egenskap av zirkoniumkeramik, tillskrivet dess stora antal mikroskopiska porer och kristallstruktur. Denna speciella keramiska kristallina struktur ger zirkoniume en utmärkt termisk isoleringseffekt.
Strukturen för zirkoniumoxid (ZRO2)
Zirkoniumoxidkeramik har tre olika faser på grund av temperaturförändringar, som är:
※ Från rumstemperatur till 1170 ℃ är det monoklinisk (M-Zro2) -fas;
※ mellan 1170 ℃ och 2370 ℃, den förvandlas till tetragonal (T-Zro2) -fas;
※ När temperaturen överstiger 2370 ℃ omvandlas den till en kubisk (C-Zro2) -fas.
De tre faserna av keramiska zirkoniumor kan omvandlas till varandra vid olika temperaturer. Samma keramiska delar med olika faser har olika storlekar, volymer och mekaniska och kemiska egenskaper.
Andra fördelar med Zirconia (ZRO2)
※ Hög styrka: Kompressionsstyrkan kan nå över 1000MPa, över 5 gånger stål.
※ Högtemperaturmotstånd: Servicetemperaturen för zirkonium kan vara upp till 1000 ℃
※ Hög densitet: Det är ett mycket tätt keramiskt material, densiteten är upp till 6,1 g/cm3
※ Hög hårdhet: Mohs av keramisk hårdhet i zirkoniumoxid är upp till 8,5, liknande Sapphire
※ Korrosionsmotstånd: ZRO2 reagerar inte med de flesta syror, alkalier, salter och andra kemikalier
※ Resistent Crack Propagation: Det är den verkliga orsaken till varför Zirconia Zro2 -keramik har utmärkt frakturthet.
※ Självkrets: Zirkoniumoxidkeramik har en mycket lägre friktionskoefficient; Det är bara ½ aluminiumoxid keramik
※ Mer fin yta: Den mycket högre densiteten och den höga kompaktheten av zirkoniumoxid gör strukturen på keramikkroppen fin
※ Resistent mot smält metall: ZRO2 -keramik är inte lätt att vätas av flytande metall, så den är mycket resistent mot korrosion i smält metall.
※ Elektrisk isolering: ZRO2 -keramik har en hög resistivitet vid rumstemperatur och kan användas som en keramisk isolator, men när driftstemperaturen överstiger 650 ℃ kommer den att bli en elektrisk ledare.
Typer av zirkoniummaterial
Doped med olika stabilisatorer har en betydande inverkan på zirkonimaterial. Enligt de viktigaste kategorierna av stabilisatorer kan zirkoniumkeramik delas in i tre typer:
1. Yttria stabiliserade zirkoniume: (YSZ)
Zirkoniumoxid (ZRO2) -material framställt genom tillsats av 3 mol yttriumdioxid som kallas yttria delvis stabiliserade zirkonium. YSZ-zirkonium är en stabil tetragonal kristallstruktur vid rumstemperatur och har hög styrka, korrosionsbeständighet, hög temperaturresistens, god biokompatibilitet, slitmotstånd och god jonkonduktivitet. Med ökningen av Y2O3 -innehåll kan stabiliserad zirkoniumkeramik omvandlas från tetragonal fas (delvis stabiliserad) till kubisk fas, det vill säga helt stabiliserad zirkonium (FSZ)
2. Magnesiumstabiliserad zirkonium (MSZ)
Att lägga till en lämplig mängd magnesiumoxid till zirkoniumoxid kan justera dess prestanda. Magnesiumstabiliserad zirkonium har god mekanisk styrka, termisk stabilitet och kemisk stabilitet.
3. Ceriumstabiliserad zirkonium (CSZ)
Denna härdade keramik tillverkas med användning av ceriumoxid som en stabilisator, enhetligt dopad i zirkoniume vid ett molekylärt innehåll på 8% till 16%.
| Egendom | Enhet | 3y-TZP | MSZ | Con-tzp |
| Dielektrisk styrka | AC - KV/MM | 11.7 | 9.4 | 9.8 |
| Dielektrisk konstant @ 1mhz | (E) | 29 | 28 | 29.2 |
| Dielektrisk förlust @ 1MHz | --- | 0,001 | 0,0018 | - |
| Volymmotivitet, 25 ℃ | ohm. cm | 1*10 13 | 1*10 13 | 1*10 13 |
| Volymmotivitet, 500 ℃ | 1*10 7 | 1*10 7 | 1*10 7 | |
| Volymmotivitet, 1000 ℃ | ＜ 1*10 3 | ＜ 1*10 3 | ＜ 1*10 3 |
Applications of Zirconia Ceramics
1. Typiska tillämpningar av YSZ Zirconia
YSZ Zirconia är det mest använda av alla zirkoniumkategorier. Dess applikationer inkluderar:
※ Keramiska slitage
※ Zirkoniumkulventiler och säten
※ Pumptätningar och axellager
※ Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)
※ Precision ZRO2 keramiska munstycken
※ Keramiska skärverktyg och blad
※ Syre -sensor, kväveoxidsensor
※ Keramiska rullar och guider för trådformning
※ Keramiska tråd- och garnguider för textilmaskiner
※ Funktionell keramik och strukturella keramiska komponenter
2. Typiska tillämpningar av MSZ Zirconia
※ Tekniska tillämpningar: Mekaniska tätningar, stämpling och extrudering dör och slitage delar
※ Optisk kommunikationsenhet: keramiska ärmar, keramisk kapillär, keramiska innehavare
※ Biomedicinsk vetenskap: Benvävnadsreparationsmaterial, biosensorer, intern fixator och läkemedelsbärare
※ Åter reflakor: Högtemperaturugndelar, keramiska delar för flyg- och rymdmotorer och strukturella material för rymdskepp
3. Typiska tillämpningar av CSZ -zirkonium
※ Slipmedium: Lämplig för att slipa alla typer av högviskositetsmaterial
※ Strukturella keramiska delar: Huvudsakligen används vid hög tempo, högtemperaturresistens
※ Automotive Catalytic Systems: CERIA Stabiliserade zirkoniumor som katalysatorbärare kan förbättra katalytisk effektivitet och minska föroreningsutsläpp
Sista tankar
Tack vare dess utmärkta mekaniska och termiska egenskaper, kemisk inerthet och hög temperaturstabilitet kommer användningen av zirkoniumkeramik att fördjupas ytterligare och utvidgas med innovationen av vetenskap och teknik och kontinuerlig förbättring av produktionsprocesser, gå mot högre prestanda, mer Diversifierade funktioner och låga kostnader för det avancerade keramiska materialet.