Оксид циркония, применяемый в керамической продукции
Тонкая керамика, передовая керамика, ZrO₂
На Touchdown было произведено множество медицинских и керамических изделий с использованием оксида циркония благодаря его превосходным характеристикам и преимуществам, особенно при сочетании оксида циркония и металла. Низкая теплопроводность и высокая стойкость оксида циркония легко компенсируют недостаток керамики в ее ломкости.
Циркониевый оксид был обнаружен Хуссаком в 1892 году. Он существует в природной руде - цирконовом песке или бадделейите.
Чистый циркониевый оксид существует в форме моноклинного кристалла, кубического кристалла и кубической решетки.
Циркониевый оксид характеризуется высокой прочностью, высокой устойчивостью, высокой твердостью, а также отличной химической коррозионной и абразивной стойкостью.
80% производства циркониевого песка в мире сосредоточено в Австралии, Южной Африке и Соединенных Штатах. Методы очистки циркония из циркониевого песка включают хлорирование и пиролиз. Он может использоваться в огнеупорных материалах, литье с удалением воска и высококачественных порошках.
Основные районы производства бадделейта сосредоточены в Южной Африке, Бразилии и Советском Союзе, а бадделейт в основном используется в абразивных материалах и керамической краске.
Оксид циркония существует в моноклинной кристаллической структуре при комнатной температуре и превращается в квадратную фазу при повышении температуры до 1170°C, а затем превращается в кубическую фазу при повышении температуры до 2370°C. Кубическая фаза растворяется в жидкой фазе при 2680°C. Превращение из квадратной фазы в моноклинную фазу является мартенситным превращением, и такое фазовое превращение может вызвать изменение объема на 3-5%, что приводит к образованию микротрещин. Позднее, к магниевому оксиду, кальциевому оксиду и другим стабилизирующим агентам добавляются, чтобы обеспечить стабильную фазу циркониевого оксида при высокой температуре, то есть кубическую кристаллическую фазу, которая называется стабилизированным циркониевым оксидом; если добавить стабилизатор фазы оксида иттрия, чтобы сохранить частичную квадратную кристаллическую фазу, его можно назвать частично стабилизированным циркониевым оксидом.
Термопроводящая керамика из циркониевого оксида ZrO₂ является чисто белой, а с примесями может быть желтой или серой, и обычно содержит HfO₂, что затрудняет ее отделение. Для производства циркониевой керамики требуется приготовление узкодисперсного порошка, характеризующегося высокой чистотой, хорошей дисперсионной способностью, сверхмелкими частицами и узким распределением размеров частиц. Существует много методов получения сверхтонкого порошка оксида циркония, а методы очистки оксида циркония в основном включают хлорирование и термический разложения, метод окисления разложения щелочными металлами, метод плавления извести, плазменный дуговой метод, метод осаждения, коллоидный метод, гидролизный метод и метод спрей-пиролиза.
Применение оксида циркония
Товарный пункт | Требуемые характеристики | Используемый материал |
---|---|---|
Свежий кухонный нож, текстильный станок, ножницы, режущий инструмент | Прочность, прочность и твердость | ZrO₂-Y₂O₃ |
Пружина, подшипник, направляющая резьбы, шлифовальный шарик и другие детали, устойчивые к износу | Прочность и твердость | ZrO₂-Y₂O₃ |
Спейсер для спекания и оптический соединитель волокон | Термостойкость, изоляция и прочность | ZrO₂-Y₂O₃ (TZP) ZrO₂-CaO ZrO₂-MgO |
Преимущества циркониевой керамики следующие
1. Он обладает высокой твердостью, прочностью и изгибной прочностью, а плотность составляет от 5,95 до 6,05 г/см³. Есть три вида керамики, производимой компанией Touch-Down, включая оксид алюминия Al₂O₃, карбид кремния Sic и оксид циркония ZrO₂, среди которых оксид циркония обладает самой высокой прочностью, превышающей 8 МПа • м1/2.
2. Он обладает высокой износостойкостью и низким коэффициентом трения, его сопротивление абразивному износу в 15 раз превышает керамику на основе оксида алюминия, а коэффициент трения составляет всего лишь 1/2 от коэффициента трения керамики на основе оксида алюминия. После абразивной обработки его поверхность становится еще более гладкой и может достигать ▽ 9. Он имеет зеркальную форму и крайне гладкий, а коэффициент трения ниже.
3. Он обладает хорошей теплоизоляцией и сильной коррозионной стойкостью, не проводит статическое электричество, устойчив к высоким температурам и обладает отличными теплоизоляционными свойствами, коэффициент теплового расширения которого близок к стали.
4. Он самосмазывающийся и может решить проблему загрязнения, вызванного смазочным средством, и неудобств, связанных с его добавлением.
Обработка формы циркониевой керамики:
1. Обработка открытием формы: Сухотиповая формовочная машина, формовка методом инжекции CIM. Обработка методом CIP и обработка резкой пластины.
2. Обработка формы продукта: Плоская шлифовка должна быть применена в соответствии с требованиями интерфейса заказчика, а также шлифовка внутреннего / внешнего диаметра, обработка программы ЧПУ и шлифовка и полировка.
Сравнение основных характеристик производительности керамики из циркония и стали:
Материал | Керамика | Сталь |
---|---|---|
Твердость (HV) | 1350 | 800 |
Thermal Expansion Coefficient (10-6/°C) | 9.5 | 11.5 ± 1 |
Температура спекания | 1550 - 2600 | 1200 - 1400 |
Температурная стойкость (°C) | 1800 | 1000 |
Удельная плотность (г/см³) | 6.0 | 7.8 |
Прочность на изгиб (МПа) | 800 - 1000 | 2000 |
Young's Modulus (104Kgf/mm²) | 2.1 | 2.1 |
Коэффициент Пуассона | 0.3 | 0.3 |
Содержание компонентов (%) | ZrO₂ ≧ 94.5 | |
Цвет | Айвори, Черный, Желтый | |
Пробивное напряжение (кВ/мм) | 15 | |
Поглощение воды (%) | < 0.01 | |
Сопротивление сжатию, МПа | 5000 | |
Твердость Hra | 88 | |
Объемное сопротивление (см) | > 1012 | |
Шероховатость (µм) | ≦ 0.8 | |
Зеркальная полировка (Ra) | ≦ 0.05 | |
Теплопроводность (кал/см.сек°C) | 0.007 | 0.13 |
Керамика - Таблица сравнения характеристик
Название / Характеристика | Алюминиевый оксид (AL₂O) | Оксид циркония (ZrO₂) | Нитрид кремния (Si₃N₄) | Азотид алюминия (AIN) | Карбид кремния (SiC) | Азотид бора (BN) |
---|---|---|---|---|---|---|
Внешний вид | Частично белый или молочно-белый или слоновая кость | Слоновая кость | Пепельно-черный | Коричневый | Черный | Белый |
Диэлектрическая проницаемость | > 1014 | > 1010 | > 1014 | > 1013 | > 106 | > 1014 |
Теплопроводность | 20 ~ 37 Вт/мк | 1.8 ~ 3 Вт/мк | 18 ~ 25 Вт/мк | 90 ~ 230 Вт/мк | 115 ~ 130 Вт/мк | 30 Вт/мк |
Коэффициент теплового расширения | 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) |
Модуль Юнга | 380 (ГПа) | 210 (ГПа) | 300 ~ 320 (ГПа) | 320 (ГПа) | 400 ~ 420 (ГПа) | |
Коэффициент Пуассона | 0.27 | 0.3 | 0.26 | 0.25 | 0.19 | |
Высокая температурная стойкость | 1500° ~ 1700° | 550° / 1700° | 800° ~ 1300° | 1700° | 1700° | 2200° |
Устойчивость к кислотам и щелочам | Сильный | Сильный | Сильный | Сильный | Сильный | Обычный |
Магнетизм | Н/Д | Н/Д | Н/Д | Н/Д | Н/Д | Н/Д |
Геометрическая стабильность | Слегка меняется с температурой | Слегка меняется с температурой | Слегка меняется с температурой | Слегка меняется с температурой | Слегка меняется с температурой | Слегка меняется с температурой |
Рабочая центробежная сила | Средний | Больший | Маленький |
Характеристика HSY-3.0 из оксида циркония
Источник: Предоставлено японской компанией Sumitomo
Галерея
- Теплопроводная керамика из оксида циркония
- Теплопроводная керамика из оксида циркония
- Связанные продукты
Комбинация высокоточной керамики и металла
Это компактный производитель высокоточных керамических изделий, специализирующийся...
Подробности