אוקסיד זירקוניום שמומש למוצר קרמי
קרמיקה עדינה, קרמיקה מתקדמת, ZrO₂
ב-Touchdown, נוצרו מוצרים רבים בתחום הרפואי והקרמי באמצעות חמר הזירקוניום אוקסיד בשל תכונותיו המעולות והיתרונותיו, במיוחד כאשר נמזג חמר הזירקוניום אוקסיד עם מתכת. התכונה המועילה של נמוך ההולך החום והסופיות הגבוהה של חמר הזירקוניום אוקסיד יכולה להכפיל בקלות את החסרון של הקרמיקה לשבירה.
חוסק מצא חמר זירקוניום בשנת 1892. הוא קיים בחול הזירקון הטבעי או בבדלייט.
חמר זירקוניום טהור קיים בצורת גביש מונוקליני, גביש קובי ורשת קובית.
חמר זירקוניום מתאפיין בחוזק גבוה, חסימות גבוהה, קשיחות גבוהה ועמידות מצוינת לקורוזיה כימית ושחיקה.
שטחי הייצור של 80% מחולי הזירקון בעולם מרוכזים באוסטרליה, דרום אפריקה ובארצות הברית. שיטות טיהור הזירקוניה מחול הזירקון כוללות שיטת כלוריה ושיטת פירוליזה. ניתן להשתמש בו בחומרים אש-מניעים, יציקת פחם ואבקות איכותיות.
אזורים עיקריים לייצור בדלייט מרכזים בדרום אפריקה, ברזיל וביחד הסובייטית, ובדלייט משמש בעיקר בחומר הברקה ובחומר צבע קרמי.
אוקסיד זירקוניום קיים בגוף קריסטלי מונוקליני בטמפרטורת החדר, ויתהפך לפאזת קריסטל ריבועי כאשר הטמפרטורה עולה ל-1170°C ולאחר מכן יתהפך לפאזת קריסטל קובי כאשר הטמפרטורה עולה ל-2,370°C, בעוד פאזת הקריסטל הקובי תתמסה לפאזת נוזלית בטמפרטורה של 2,680°C, ההמרה מפאזת הקריסטל הריבועי לפאזת הקריסטל המונוקליני היא המרה מרטנזיטית, והמרה זו עשויה לגרום לשינוי בנפח של 3 - 5%, וליצירת סדקים מיקרוסקופיים. אחר כך, מגנזיום אוקסיד, סידן אוקסיד וסוגים אחרים של תכשירי יציבה מתווספים כדי לוודא שאוקסיד הזירקוניום יכול לשמור על הפאזה היציבה בטמפרטורות גבוהות, שהיא פאזת גבישית קובית, המכונה אוקסיד הזירקוניום המיוצב; אם מתווסף תכשיר יציבה של אוקסיד היטריום כדי לשמור על פאזה חלקית של פאזת גבישית ריבועית, ניתן לקרוא לו אוקסיד הזירקוניום המיוצב חלקית.
קרמיקה תרמית מובילה חום של חמצן זירקוניום ZrO₂ היא לבנה טהורה בעוד שצהובה או אפורה כאשר מכילה זרמים, ובדרך כלל מכילה גם HfO₂, לא פשוט להפריד. הייצור של קרמיקה מזירקוניה מחייב את הכנת האבקה הצרה המאופיינת בטהורה גבוהה, ביצועי התפשטות טובים, חלקיקים סופר דקים ותפזורת גודל חלקיקים צרה. ישנם רבים דרכים להכין אבקה סופר דקה של חמר אוקסיד זירקוניום, ושיטות הטהורה של אוקסיד זירקוניום כוללות בעיקר שיטת כלוריה ושיטת התחלקות תרמית, שיטת התחממות חמרי מתכת חשמלית, שיטת התמסה בשקיעה, שיטת הקשת הפלזמית, שיטת הצטברות, שיטת הקולואיד, שיטת ההידרוליזה ושיטת הפירוליזה בהתזה.
יישומים של חמר זירקוניום
פריט מוצר | מאפיינים נדרשים | חומר משמש |
---|---|---|
סכין בישול טרי, מכונת טקסטיל, מספריים, כלי חיתוך | גמישות, חוזק וקשוחות | ZrO₂-Y₂O₃ |
מוליך, מיסב, מדריך חוט, כדור טחנה וחלקים אנטי-שחיקה אחרים | קשיחות וקשיחות | ZrO₂-Y₂O₃ |
מרווח סינטרינג ומחבר סיב אופטי | יציבות תרמית, בידוד וקשיחות | ZrO₂-Y₂O₃ (TZP) ZrO₂-CaO ZrO₂-MgO |
היתרונות של חומרי קרמיקה מזירקוניה הם כדלקמן
1. יש לו קשיחות גבוהה, חוזק ועמידות בפני כיווץ, והצפיפות בין 5.95 - 6.05 גרם/ס"מ³. יש שלושה סוגים של קרמיקה שמיוצרת על ידי Touch-Down, כולל אוקסיד אלומיניום Al₂O₃, פחמן סיליקון Sic ואוקסיד זירקוניום ZrO₂, שבהם הזירקוניום זירקוניום יש את העמידות הגבוהה ביותר שהיא מעל 8MPa • m1/2.
2. יש לו תכונת עמידות גבוהה ומקדם חיכוך נמוך, שהתנגדות השחזה שלו היא 15 פעמים יותר מקרמיקה מסוג אלומיניום אוקסיד ומקדם החיכוך הוא רק 1/2 מקרמיקה מסוג אלומיניום אוקסיד. לאחר עיבוד שחזורי, חלקות המשטח שלו מתקנות ויכולות להגיע לערך ▽ 9 ומשטחו כמעט מראה וחלק במיוחד, ומקדם החיכוך נמוך יותר.
3. יש לו בידוד טוב ועמידות חוזקה בפני קורוזיה, הוא חסר סטטי, עמיד בחום ויש לו ביצועים מעולים בשמירה על חום, שקודקוד התרחבות החום שלו דומה לפלדה.
4. הוא עצמי משמר ויכול לפתור את בעיה הזיהום שנגרם על ידי חומר סיכון והקשיים הנוספים שנוספים.
עיבוד חומר קרמי מזירקוניה:
1. עיבוד על ידי פתיחת התבנית: מכונת ייצור יבשה, ייצור בכניסת תוך זריקה. עיבוד שוויון CIP ועיבוד חיתוך פלטה.
2. עיבוד צורת מוצר: יש להשתמש בשיטת שחזור מישורית על פי דרישות ממשק הלקוח, כמו גם חיתוך קוטר פנימי / חיצוני, עיבוד תוכנית NC ושחזור ופוליש.
השוואה של הפרמטרים העיקריים של קרמיקת זירקוניה ופלדה:
חומר | קרמיקה | פלדה |
---|---|---|
קשיחות (HV) | 1350 | 800 |
Thermal Expansion Coefficient (10-6/°C) | 9.5 | 11.5 ± 1 |
טמפרטורת צינור | 1550 - 2600 | 1200 - 1400 |
עמידות בטמפרטורה (מעלות צלזיוס) | 1800 | 1000 |
כבידה ספציפית (גרם/ס"מ³) | 6.0 | 7.8 |
עמידות גמישות (מגה-פאה) | 800 - 1000 | 2000 |
Young's Modulus (104Kgf/mm²) | 2.1 | 2.1 |
יחס פוואסון | 0.3 | 0.3 |
תוכן רכיבים (%) | ZrO₂ ≧ 94.5 | |
צבע | איוורי, שחור, צהוב | |
עמידות מתח דקיק (קווים/מ"מ) | 15 | |
ספיגת מים (%) | < 0.01 | |
עמידות דחיסה במגה-פסקל | 5000 | |
קשיחות Hra | 88 | |
התנגדות נפח (ס"מ) | > 1012 | |
גסות (µm) | ≦ 0.8 | |
פוליש מראה (Ra) | ≦ 0.05 | |
מוליכות תרמית (קלוריות/ס"מ.שנייה.מעלות צלזיוס) | 0.007 | 0.13 |
קרמיקה - טבלת השוואת מאפיינים
שם / מאפיין | חמר אלומיניום (AL₂O) | חמר זירקוניום (ZrO₂) | ניטריד סיליקון (Si₃N₄) | חמר ניטריד אלומיניום (AIN) | פחמן סיליקון (SiC) | ניטריד בורון (BN) |
---|---|---|---|---|---|---|
מראה | חלקית לבן או חלבי או עצם | עצם | שחור אפר | חום | שחור | לבן |
מקדם החשמלי | > 1014 | > 1010 | > 1014 | > 1013 | > 106 | > 1014 |
מוליכות תרמית | 20 ~ 37 W/mk | 1.8 ~ 3 W/mk | 18 ~ 25 W/mk | 90 ~ 230 W/mk | 115 ~ 130 W/mk | 30 W/mk |
מקדם התרחבות תרמית | 4.5 ~ 8 (10-6/k) | 8 ~ 11.5 (10-6/k) | 3.2 (10-6/k) | 4.5 (10-6/k) | 4.8 ~ 5.2 (10-6/k) | 1.5 (10-6/k) |
מודולוס יאנג | 380 (גפה) | 210 (גפה) | 300 ~ 320 (Gpa) | 320 (גפה) | 400 ~ 420 (ציון ממוצע) | |
יחס פוואסון | 0.27 | 0.3 | 0.26 | 0.25 | 0.19 | |
עמידות בטמפרטורות גבוהות | 1500° ~ 1700° | 550° / 1700° | 800° ~ 1300° | 1700° | 1700° | 2200° |
עמידות בפני חומצה ושומן | חזק | חזק | חזק | חזק | חזק | נפוץ |
מגנטיות | לא זמין | לא זמין | לא זמין | לא זמין | לא זמין | לא זמין |
יציבות ממדית | משתנה למעט עם טמפרטורה | משתנה למעט עם טמפרטורה | משתנה למעט עם טמפרטורה | משתנה למעט עם טמפרטורה | משתנה למעט עם טמפרטורה | משתנה למעט עם טמפרטורה |
כוח מרכזף תפעולי | בינוני | גדול יותר | קטן |
מפרט של HSY-3.0 של חמר זירקוניום
מקור: סופק על ידי סומיטומו של יפן
גלריה
- קרמיקה תרמית מובילה במוצקי זירקוניום
- קרמיקה תרמית מובילה במוצקי זירקוניום
- מוצרים קשורים
שילוב של קרמיקה בעלת דיוק גבוה ומתכת
זהו יצרן חלקי קרמיקה קומפקטי ובעל דיוק גבוה, המתמחה בייצור של קרמיקה עדינה / קרמיקה...
Details