TLENEK CYRKONU – ZrO2

Ceramika cyrkonowa ma wyższą odporność mechaniczną niż ceramika z tlenku glinu. Posiada również wysoką twardość, podwyższoną odporność na zużycie. Jest szeroko stosowana w elementach konstrukcyjnych. Jest stosowana do produkcji zaworów, ceramicznych ostrzy użytkowych, ceramicznych środków szlifierskich, tłoków pomp czy łożysk ceramicznych

Zaletą ceramiki cyrkonowej jest jej podobny współczynnik rozszerzalności cieplnej w stosunku do stali, co pozwala na możliwość pracy części cyrkonowych w warunkach pracy części stalowych.

W porównaniu z ceramiką z AL2O3, ceramika cyrkonowa ma gładszą powierzchnie co zmniejsza tarcie.

Przewodność termiczna ceramiki cyrkonowej zależy od kilku czynników, takich jak struktura krystaliczna, temperatura, zawartość stabilizatora tlenku itru, oraz innych domieszek. Jednak ogólnie rzecz biorąc, ceramika cyrkonowa charakteryzuje się stosunkowo niską przewodnością termiczną w porównaniu do niektórych innych materiałów.

Średnia przewodność termiczna dla ceramiki cyrkonowej może wynosić od około 2 do 3 W/(m·K) przy temperaturze pokojowej. Warto jednak zaznaczyć, że przewodność termiczna materiałów może się zmieniać w zależności od warunków, a także od konkretnego rodzaju ceramiki cyrkonowej, ponieważ istnieje kilka odmian tej ceramiki, takich jak cyrkonia tetragonalna (t-ZrO2) i cyrkonia stabilizowana itrem (YSZ – yttria-stabilized zirconia). Zastosowanie stabilizatora wpływa na strukturę krystaliczną i właściwości termiczne ceramiki cyrkonowej.

W praktyce, ceramika cyrkonowa jest często stosowana w miejscach, gdzie niska przewodność cieplna jest pożądana, na przykład w zastosowaniach izolacyjnych w wysokich temperaturach, w produkcji narzędzi tnących, a także w medycynie implantologicznej, gdzie niska przewodność cieplna może być korzystna dla komfortu pacjenta.

Ceramika cyrkonowa, zwłaszcza w postaci z tlenkiem itru stabilizowanym (YSZ – yttria-stabilized zirconia), znajduje szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach ze względu na swoje unikalne właściwości. Poniżej przedstawiam kilka głównych obszarów zastosowań ceramiki cyrkonowej:

1. Implanty stomatologiczne i ortopedyczne:

• • Cyrkonia jest powszechnie stosowana w produkcji implantów stomatologicznych ze względu na swoją biokompatybilność, odporność na korozję i zdolność do tłumienia pękania. Materiał ten jest używany do wytwarzania koron, mostów, wkładów koronowo-korzeniowych oraz elementów protez.

2. Komponenty przemysłu lotniczego i kosmicznego:

• • Cyrkonia, zwłaszcza w postaci tetragonalnej fazy (t-ZrO2), charakteryzuje się wysoką wytrzymałością na rozciąganie i odpornością na wysokie temperatury. Znajduje zastosowanie w produkcji części dla przemysłu lotniczego i kosmicznego, takich jak łopatki turbin, izolatory termiczne czy komponenty systemów ochrony termicznej.

3. Narzędzia tnące:

• • Ceramika cyrkonowa jest używana do produkcji narzędzi tnących, takich jak noże chirurgiczne, wiertła, frezy i inne narzędzia precyzyjne. Jej wysoka twardość i odporność na ścieranie sprawiają, że jest efektywna w obróbce materiałów twardych.

4. Elektronika i technologia:

• • Cyrkonia stosowana jest w produkcji izolatorów elektrycznych, sensorów, kondensatorów i elementów ceramiki technicznej w elektronice i technologii.

5. Katalizatory:

• • Cyrkonia znajduje zastosowanie jako nośnik katalizatorów w procesach chemicznych. Jej stabilność chemiczna i termiczna sprawiają, że jest używana do podtrzymywania i utrzymania katalizatorów w odpowiednich warunkach.

6. Narzędzia pomiarowe:

• • Wysoka twardość i trwałość cyrkoniowej ceramiki sprawiają, że jest stosowana w produkcji narzędzi pomiarowych, takich jak korpusy mikroskopów skaningowych czy sondy pomiarowe.

7. Energetyka:

• • Cyrkonia jest używana w produkcji izolatorów termicznych, elementów komponentów turbin, a także w technologii spalania paliw kopalnych.

8. Elektrochemia:

• • W zastosowaniach elektrochemicznych cyrkonia może pełnić rolę elektrod w komórkach paliwowych, sensorach gazów i innych urządzeniach elektrochemicznych.

Wszystkie te zastosowania wykorzystują specyficzne właściwości ceramiki cyrkonowej, takie jak wysoka twardość, odporność na korozję, biokompatybilność (w medycynie), stabilność termiczna i zdolność do transformacji tlenkowej.

Pozostałe obszary zastosowań:

• prowadnice drutów ( niskie tarcie)
• różnego rodzaju ostrza ( właściwości izolacyjne i niemagnetyczne)
• noże nożyce ( odporność na korozje, ścieranie, twardość krawędzie)
• łożyska (niska rozszerzalność cieplna w przeciwieństwie do stali)
• części maszyn i narzędzi

PARAMETRY TLENKU CYRKONU ZrO2: