Óxido de Zircônio Aplicado a Produtos Cerâmicos | Componentes de Cerâmica Fina para as Indústrias Científica, Espacial e de Semicondutores | Touch-Down Technology Co., Ltd.

Óxido de Zircônio / Touch-Down é um fabricante de peças cerâmicas compactas e de alta precisão, especializado na fabricação de cerâmicas finas / cerâmicas avançadas / cerâmicas especiais, integrando produção e vendas desde a preparação de matérias-primas, moldagem, retificação plana, usinagem abrasiva de diâmetros interno e externo até o processamento digital da equipe de perfuração NC.

Óxido de Zircônio

Óxido de Zircônio Aplicado a Produtos Cerâmicos

Cerâmicas Finas, Cerâmicas Avançadas, ZrO₂

Na Touchdown, muitos produtos médicos e cerâmicos têm sido fabricados usando óxido de zircônio devido às suas características superiores e vantagens, especialmente quando o óxido de zircônio e o metal são combinados. A baixa condutividade térmica e a alta resistência do óxido de zircônio podem facilmente compensar a desvantagem de ser fácil de quebrar da cerâmica.


Óxido de zircônio foi descoberto por Hussak em 1892. Ele existe em minério natural de areia de zircão ou baddeleyita.
O óxido de zircônio puro existe na forma de cristal monoclínico, cristal cúbico e rede cúbica.
O óxido de zircônio é caracterizado por alta resistência, alta tenacidade, alta dureza, bem como excelente resistência química e abrasiva.
 
As áreas de produção de areia de zircão representam 80% do mundo e estão concentradas na Austrália, África do Sul e Estados Unidos. Os métodos de refino de zircônia a partir de areia de zircão incluem o método de cloração e o método de pirólise. Pode ser utilizado em materiais refratários, fundição de desmoldagem e pós de alta qualidade.
As principais áreas produtoras de baddeleyita estão concentradas na África do Sul, Brasil e União Soviética, e a baddeleyita é principalmente utilizada em material abrasivo e corante cerâmico.
O óxido de zircônio existe em cristal monoclínico em temperatura ambiente e será convertido em fase cristalina quadrada à medida que a temperatura aumenta para 1170°C e, em seguida, convertido em fase cristalina cúbica à medida que a temperatura aumenta para 2.370°C, enquanto a fase cristalina cúbica será dissolvida em fase líquida a 2.680°C, a conversão da fase cristalina quadrada em fase cristalina monoclínica é uma transformação martensítica, e essa conversão de fase pode produzir uma alteração de volume de 3 a 5%, resultando em microfissuras. Mais tarde, óxido de magnésio, óxido de cálcio e outros agentes estabilizadores de fase são adicionados para garantir que o óxido de zircônio possa manter a fase estável de alta temperatura, ou seja, a fase cristalina cúbica, que é chamada de óxido de zircônio estabilizado; se um estabilizador de fase de óxido de ítrio for adicionado para manter uma fase cristalina parcialmente quadrada, pode ser chamado de óxido de zircônio parcialmente estabilizado.
 
O óxido de zircônio é uma cerâmica condutora térmica. O ZrO₂ é branco puro, enquanto amarelo ou cinza quando contém impurezas, e geralmente contém HfO₂, não sendo fácil de separar. A produção de cerâmicas de zircônia requer a preparação de um pó estreito caracterizado por alta pureza, bom desempenho de dispersão, partículas ultrafinas e distribuição de tamanho de partícula estreita. Existem muitos métodos para preparar pó superfino de óxido de zircônio, e os métodos de purificação do óxido de zircônio incluem principalmente o método de cloração e decomposição térmica, o método de decomposição por oxidação de metais alcalinos, o método de fusão de cal, o método de arco de plasma, o método de precipitação, o método de coloide, o método de hidrólise e o método de pirólise por pulverização.

Aplicações do Óxido de Zircônio
Item do ProdutoCaracterísticas RequeridasMaterial Utilizado
Faca de cozinha, máquina têxtil, tesoura, ferramenta de corteTenacidade, resistência e durezaZrO₂-Y₂O₃
Matriz, rolamento, guia de rosca, esfera de moagem e outras peças antiabrasivasResistência e durezaZrO₂-Y₂O₃
Espaçador de sinterização e conector de fibra ópticaEstabilidade térmica, isolamento e resistênciaZrO₂-Y₂O₃ (TZP)
ZrO₂-CaO
ZrO₂-MgO
As vantagens das cerâmicas de zircônia são as seguintes

1. Possui alta dureza, resistência e resistência à flexão, e a densidade está entre 5,95 - 6,05g/cm³. Existem três tipos de cerâmicas produzidas pela Touch-Down, incluindo óxido de alumínio Al₂O₃, carbeto de silício Sic e óxido de zircônio ZrO₂, sendo que o óxido de zircônio possui a maior resistência, que é acima de 8MPa • m1/2.
2. Possui alta resistência ao desgaste e baixo coeficiente de atrito, cuja resistência ao desgaste é 15 vezes maior do que a cerâmica de óxido de alumínio, enquanto o coeficiente de atrito é apenas a metade da cerâmica de óxido de alumínio. Após o processo de usinagem abrasiva, sua superfície fica ainda mais lisa e pode atingir acima de ▽ 9. Possui formato espelhado e extremamente liso, com um coeficiente de atrito mais baixo.
3. Possui bom isolamento e resistência à corrosão, é livre de estática, resistente ao calor e possui excelente desempenho de proteção térmica, cujo coeficiente de expansão térmica é próximo ao do aço.
4. É autolubrificante e pode resolver o problema de poluição causado pelo meio lubrificante e inconvenientes adicionados.

Processamento de cerâmicas de zircônia:

1. Processamento por Abertura do Molde: Máquina de formação a seco, formação por injeção CIM. Processamento de equalização CIP e processamento de corte de placas.
2. Produto de Processamento de Forma: Retificação plana será adotada de acordo com os requisitos de interface do cliente, bem como retificação de diâmetro interno/externo, processamento de programa NC e retificação e polimento.

Comparação dos principais parâmetros de desempenho de cerâmica de zircônia e aço:
MaterialCerâmicaAço
Dureza (HV)1350800
Thermal Expansion Coefficient (10-6/°C)9.511,5 ± 1
Temperatura de sinterização1550 - 26001200 - 1400
Resistência à temperatura (°C)18001000
Gravidade específica (g/cm³)6,07,8
Resistência à Flexão (MPa)800 - 10002000
Young's Modulus (104Kgf/mm²)2.12.1
Coeficiente de Poisson0.30.3
Conteúdo do Componente (%)ZrO₂ ≧ 94.5 
CorIvory, Preto, Amarelo 
Resistência à Tensão de Perfuração (kv/mm)15 
Absorção de Água (%)< 0.01 
Resistência à Compressão Mpa5000 
Dureza Hra88 
Resistência de Volume (cm)> 1012 
Rugosidade (µm)≦ 0.8 
Polimento Espelhado (Ra)≦ 0.05 
Condutividade Térmica (cal/cm.sec°C)0.0070.13
Cerâmicas - Tabela de Comparação de Características
Nome / CaracterísticaÓxido de Alumínio (AL₂O)Óxido de Zircônio (ZrO₂)Nitreto de silício (Si₃N₄)Nitreto de Alumínio (AIN)Carbeto de Silício (SiC)Nitreto de Boro (BN)
AparênciaBranco parcial ou branco leitoso ou marfimMarfimPreto cinzaMarromPretoBranco
Coeficiente dielétrico> 1014> 1010> 1014> 1013> 106> 1014
Condutividade Térmica20 ~ 37 W/mk1.8 ~ 3 W/mk18 ~ 25 W/mk90 ~ 230 W/mk115 ~ 130 W/mk30 W/mk
Coeficiente de Expansão Térmica4.5 ~ 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)
Módulo de Young380
(Gpa)
210
(Gpa)
300 ~ 320
(Gpa)
320
(Gpa)
400 ~ 420
(Gpa)
 
Coeficiente de Poisson0.270.30.260.250.19 
Resistência a Alta Temperatura1500° ~ 1700°550° / 1700°800° ~ 1300°1700°1700°2200°
Resistência a Ácido e AlcalinoForteForteForteForteForteComum
MagnetismoN/AN/AN/AN/AN/AN/A
Estabilidade DimensionalMuda ligeiramente com a temperaturaMuda ligeiramente com a temperaturaMuda ligeiramente com a temperaturaMuda ligeiramente com a temperaturaMuda ligeiramente com a temperaturaMuda ligeiramente com a temperatura
Força Centrífuga de OperaçãoMédioMaiorPequeno   
HSY-3.0 Especificações do Óxido de Zircônio

Fonte: Fornecido pela Sumitomo do Japão

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