Zirkoniumdioxid (ZrO2) verfügt außerdem über eine ausgezeichnete Korrosions- und Chemikalienbeständigkeit, ohne die für technische Keramik charakteristische Eigenschaft der absoluten Sprödigkeit. Es hat die höchste Festigkeit und Härte bei Raumtemperatur aller modernen keramischen Werkstoffe und hat sich in den letzten Jahren zu Recht den Titel „Keramischer Stahl“ verdient.
Reines Zirkoniumdioxid existiert in drei verschiedenen Kristallphasen bei unterschiedlichen Temperaturen – kubisch, tetragonal und monoklin. Durch die feine Körnung hat das Material extrem glatte Oberflächen und scharfe Kanten.
Während der Produktion können verschiedene Oxide in die Zirkoniumdioxid-Kristallstruktur aufgelöst werden, um strukturelle Veränderungen zu verhindern und zu kontrollieren. Dazu gehören Yttriumoxid, Magnesiumoxid und Ceroxid.
Neben vielen anderen Anwendungen können Keramiken auf der Basis von Zirkoniumdioxid (ZrO2) als Werkzeuge für die Drahtformung, als Hilfsmittel bei Schweißprozessen, als Materialien für Kronen und Brücken in der Dentalindustrie, als Isolierringe in thermischen Prozessen und als Sauerstoffmesszellen verwendet werden. Sie sind inzwischen so weit entwickelt, dass die Mikrostruktur durch die Kontrolle der Zusammensetzung, des Herstellungsprozesses, der Wärmebehandlung und der abschließenden Bearbeitung unendlich gestaltet werden kann.
Material Eigenschaften
- Hohe Festigkeit und hohe Bruchfestigkeit
- Hohe Härte und Verschleißfestigkeit
- Hohe Dichte
- Hochtemperaturfähigkeit bis zu 2.400ºC
- Gutes Reibungsverhalten
- Nicht-magnetisch
- Elektrische Isolierung
- Geringe Wärmeleitfähigkeit
- Gute chemische Beständigkeit
- Elastizität ähnlich wie bei Stahl
- Thermischer Ausdehnungskoeffizient ähnlich wie bei Eisen
Typische Anwendungsbereiche
- Kugelventil mit Präzision (Kugeln und Dichtungen)
- Pumpendichtungen
- Ventile und Laufräder
- Schleifkörper mit hoher Dichte
- Sauerstoffsensoren
- Gewindeführer
- Brennstoffzellen-Membranen
- Schneidklingen
- Radiofrequenz-Heizsuszeptoren
- Medizinische Prothesen
- Metrologie-Komponenten
- Metallumformung
- Getriebe
- Büsche
- Kugellager
- Antriebswellen
Herstellung von Zirkoniumdioxid (ZrO2)-Komponenten
Die Kleinserienproduktion von Zirkoniumdioxid ist abhängig von der Form des Bauteils. Es gibt drei allgemeine Verarbeitungswege:
- Präzisionsschleifen eines normalen Rohlings aus Zirkoniumdioxid
- Laserschneiden eines Zirkoniumdioxid-Substrats
- Spritzgussverfahren
Für größere Mengen eignet sich Zirkoniumdioxid (ZrO2) sehr gut für das Spritzgussverfahren. Es sind teure Werkzeuge erforderlich, aber es kann ein hohes Maß an Maßgenauigkeit erreicht werden.
Das Laserschneiden von Zirkoniumdioxid ist ebenfalls ein relativ unkomplizierter Prozess. Die Dicke, die ein Laser durchdringen kann, ist normalerweise auf 1 mm begrenzt. Zirkoniumdioxid (ZrO2) in dieser Form ist in der Elektronikindustrie weit verbreitet.
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