Hochfester „Keramikstahl“ Zirkoniumdioxid

von | Jul 18, 2023

Zirkoniumdioxid Teile
Im Gegensatz zu herkömmlichen Keramiken, die in der Regel hart und spröde sind, verfügt Zirkoniumdioxid (ZrO2) über eine hohe Festigkeit, Verschleißfestigkeit und eine Flexibilität, die weit über die der meisten anderen technischen Keramiken hinausgeht.

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.

Precision Ceramics verfügt über mehr als 20 Jahre Erfahrung in der Entwicklung hochwertiger technischer Keramikteile und -komponenten für Anwendungen in einem immer umfassenderen Feld von Anwendungen. Unser erfahrenes Team von Ingenieuren und Fachkräften in Kombination mit unseren fundierten Kenntnissen über keramische Werkstoffe und unseren hochpräzisen Bearbeitungszentren ermöglicht es uns, unseren Kunden die fortschrittlichsten technischen Keramiklösungen zu den wettbewerbsfähigsten Preisen anzubieten.

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Geoff Randle

Geoff Randle (Author)

Geoff Randle, Business Director of Precision Ceramics has a distinguished career spanning over 45 years of working with technical ceramics. With experience ranging from production control and manufacturing of Oxide ceramics, to specializing in sales of lasers, scientific instruments, ballistic armor and metalizing of ceramics. Geoff’s wealth of knowledge can guide you towards the best suited technical ceramic for your application.

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