Zirkonia gehärtetes Aluminiumoxid (Zr-Al2O3) – CeramAlloy™

Zirconia Toughened Alumina (ZTA) ist ein hochleistungsfähiger keramischer Verbundwerkstoff und ein einzigartiges keramisches Material, das aufgrund seines Aluminiumoxidgehalts eine hohe Härte, Festigkeit, Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit aufweist und gleichzeitig aufgrund seines Zirkoniumoxidgehalts eine relativ hohe Bruchfestigkeit beibehält.

Die ZTA-Keramikverbundwerkstoffe von Precision Ceramics werden durch eine Kombination aus konventionellem Sintern und heißem isostatischem Pressen verfestigt, was hervorragende mechanische Eigenschaften und erhöhte Zuverlässigkeit gewährleistet. Ihre sehr hohe Härte macht sie besonders geeignet für anspruchsvolle Anwendungen mit mechanischem Verschleiß.

Material Vorteile

  • Hochleistungsverbundwerkstoff aus Zirkoniumdioxid und gehärtetem Aluminiumoxid
  • Einsatztemperaturen bis zu 1.500°C
  • Chemische Beständigkeit
  • Ausgezeichnete Verschleißfestigkeit
  • Hohe Biegefestigkeit
  • Hohe Bruchfestigkeit
  • Ausgezeichnetes Zusammenspiel von Biegefestigkeit, Härte und Bruchfestigkeit
  • Gesintert auf nahezu theoretische Dichte oder heißisostatisch gepresst für höchste Qualität
  • Verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen hydrothermische Alterung

Anwendungen

  • Walzen und Führungen für die Metallumformung
  • Faden- und Drahtführungen
  • Strangpresswerkzeuge aus Metall
  • Tiefbohrlochventile und -sitze
  • Hochdruckgeräte – Kugelventile mit Kugelköpfen und Sitzen, besonders geeignet für hohe Durchflussraten und abrasive Flüssigkeiten
  • Fokussierdüsen für Schleifmittel
  • Ultrahochdruck-Pumpelemente
  • Wellenlager/Buchsen

Material Sorten

Wir haben zwei Varianten von zirkoniumdioxidgehärtetem Aluminiumoxid entwickelt: CeramAlloy ZTA und CeramAlloy Ultra Hard. Die unterschiedlichen Methoden, die zur Herstellung dieser Materialien verwendet wurden, führten zu leicht unterschiedlichen Eigenschaften und Merkmalen. Auf dieser Seite bewerten wir die Gemeinsamkeiten, Unterschiede und Eigenschaften der einzelnen Materialien und ihrer Anwendungen.

CeramAlloy ZTA

Allgemeine Eigenschaften

CeramAlloy ZTA ist ein keramischer Hochleistungsverbundwerkstoff und ein einzigartiges keramisches Material, das aufgrund seines Aluminiumoxidgehalts eine Kombination aus hoher Härte, Festigkeit, Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit aufweist und gleichzeitig aufgrund seines Zirkoniumdioxidgehalts eine relativ hohe Bruchfestigkeit beibehält.

Anwendungen

  • Hochdruckgeräte – Ventilkugeln und -sitze
  • Walzen und Führungen für die Metallumformung
  • Faden- und Drahtführungen
  • Tiefbohrlochventile und -sitze
  • Wellenlager/Buchsen

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CeramAlloy Ultra Hard

Allgemeine Eigenschaften

CeramAlloy Ultra Hard ist ein keramischer Hochleistungsverbundwerkstoff und ein einzigartiges keramisches Material, das aufgrund seines Aluminiumoxidgehalts eine Kombination aus hoher Härte, Festigkeit, Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit aufweist und gleichzeitig aufgrund seines Zirkoniumdioxidgehalts eine relativ hohe Bruchfestigkeit beibehält.

Anwendungen

  • Hochdruckgeräte – Kugelhahnkugeln und -sitze – besonders geeignet für stark fließende/abrasive Flüssigkeiten
  • Fokussierdüsen für Schleifmittel
  • Ultrahochdruck-Pumpelemente
  • Tiefbohrlochventile und -sitze
  • Walzen und Führungen für die Metallumformung
  • Faden- und Drahtführungen
  • Strangpresswerkzeuge aus Metall

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Material Eigenschaften

Allgemeine Eigenschaften

EigenschaftEinheitenCeramAlloy ZTACeramAlloy Ultra Hard
ZusammensetzungAluminiumoxid/ZirkoniaAluminiumoxid/Zirkonia
FarbeWeißGrauweiß

Mechanische Eigenschaften

EigenschaftEinheitenCeramAlloy ZTACeramAlloy Ultra Hard
Dichteg/cm34.14.18
ElastizitätsmodulGPa335350
BruchfestigkeitMPa x m1/2 7 5
Poissonsche Konstante 0.23 0.22
Festigkeit KeramikMPa 2500 3000
BiegefestigkeitMPa 600 850
Härte (Vickers 500g)GPa 16 21.5

Wärmetechnische Eigenschaften

EigenschaftEinheitenCeramAlloy ZTACeramAlloy Ultra Hard
Maximale Gebrauchstemperatur°C15001500
Ausdehnungskoeffizient 110-6/°C77.5
Wärmeleitfähigkeit @ 25°CW/mK2020
Temperaturwechselbeständigkeit ΔT°C200200

1 Der Wärmeausdehnungskoeffizient (WAK) beschreibt, wie sich die Größe eines Objekts bei einer Temperaturänderung ändert.

Elektrische Eigenschaften

EigenschaftEinheitenCeramAlloy ZTACeramAlloy Ultra Hard
Dielektrische StärkeV/mm>400>400
Volumenwiderstand @ 25°CΩ cm>1016>1016

Haftungsausschluss: Die angegebenen Werte sind Mittelwerte und typisch für die Ergebnisse von Testproben. Sie dienen lediglich als Anhaltspunkt für die Gestaltung von Keramikkomponenten und stellen in keiner Weise eine Garantie dar. Die tatsächlichen Werte können je nach Form und Größe der geplanten Komponente variieren.

Datenblätter

CeramAlloy ZTA

Zirkonia gehärtetes Aluminiumoxid

CeramAlloy ZTA

CeramAlloy Ultra Hard

Zirconia Toughened Alumina

CeramAlloy Ultra Hard

Bearbeitung von CeramAlloy Material

CeramAlloy kann in rohem, halbfestem oder dichtem Zustand bearbeitet werden. In roher Form kann es relativ leicht zu komplexen Formen verarbeitet werden. Durch den Sinterprozess, der zur vollständigen Verdichtung des Materials erforderlich ist, schrumpft der CeramAlloy Körper jedoch um etwa 20%. Diese Schrumpfung bedeutet, dass es unmöglich ist, sehr enge Toleranzen bei der Bearbeitung der CeramAlloy vor dem Sintern einzuhalten.

Um sehr enge Toleranzen zu erreichen, muss vollgesintertes Material mit Diamantwerkzeugen bearbeitet/geschliffen werden. Bei diesem Verfahren wird ein sehr präzises diamantbeschichtetes Werkzeug/Rad verwendet, um das Material abzuschleifen, bis die gewünschte Form entstanden ist. Aufgrund der besonderen Härte und Robustheit des Materials kann dies ein zeit- und kostenintensiver Prozess sein.

Precision Ceramics ist Ihr Spezialist für die Bearbeitung von Prototypen und die Herstellung von Hochleistungskeramik. Mit unserer langjährigen Erfahrung in der technischen Keramik beraten wir Sie zu Materialien, Designs und Anwendungen. Wenn Sie CeramAlloy-Platten, -Stäbe, -Rohre oder kundenspezifisch bearbeitete Komponenten kaufen möchten, wenden Sie sich bitte an uns und einer unserer Experten wird Ihnen gerne weiterhelfen.

CeramAlloy Ultra Hard Video

In diesem kurzen Demonstrationsvideo vergleichen wir die Verschleißeigenschaften von Aluminiumoxid und CeramAlloy Ultra Hard, indem wir mit einem Sandstrahler ein Loch in die Keramikplatten erodieren.

Nach 15 Minuten Sandstrahlen ist aus den Ergebnissen klar ersichtlich, dass CeramAlloy Ultra Hard die bessere Wahl für Anwendungen mit extremem Verschleiß ist, aber auch dort, wo eine hohe Bruchfestigkeit erforderlich ist.

Häufig gestellte Fragen

  • Wofür kann Keramik aus Zirconia gehärtetem Aluminiumoxid (CeramAlloy) verwendet werden?
    • Drahtumformung/Ziehwerkzeuge
    • Isolierringe in thermischen Prozessen
    • Präzisionsachsen und -wellen in Umgebungen mit hohem Verschleiß
    • Abriebfeste Beläge
    • Sandstrahldüsen
    • Feuerfestes Material
    • Stanzformen
    • Buchsen und Kappen
    • Glasfaserkabelschuhe und Muffen
    • Lager und Rollen
    • Schweißdüsen und -stifte
    • Laserteile
    • Elektrische Isolierung
    • Keramik-Gleiter
    • Medizinische und chirurgische Teile
    • Gleitringdichtungen
    • Pumpen, Kolben und Laufbuchsen
  • Was ist der Unterschied zwischen Zirkonia, Aluminiumoxid und Zirkonia gehärtetem Aluminiumoxid (CeramAlloy)?

    Während Zirkonia die höchste Bruchfestigkeit aller monolithischen Keramikmaterialien aufweist, ist Aluminiumoxid eines der kostengünstigsten keramischen Materialien, das eine sehr hohe Härte, Wärmebeständigkeit und positive elektrische Eigenschaften aufweist. CeramAlloy ZTA ist ein Verbundwerkstoff auf der Basis von Aluminiumoxid und Zirkonia, der in gewissem Maße die vorteilhaften Eigenschaften der beiden Hauptbestandteile vereint. CeramAlloy ZTA weist also die sehr hohe Härte durch Aluminiumoxid auf, erhöht aber dank seiner Zirkonia-Komponente auch die Bruchfestigkeit und die Biegefestigkeit – also das „Beste aus beiden Welten“.

  • Welche Eigenschaften hat Zirkonia gehärtetes Aluminiumoxid (CeramAlloy)?

    Im Folgenden sind einige allgemeine Eigenschaften von CeramAlloy ZTA-Keramik aufgeführt.

    • Hohe Dichte – bis zu 4,1 g/cm^3
    • Hohe Biegefestigkeit und Härte
    • Gute Bruchfestigkeit – mäßige Stoßfestigkeit
    • Hohe maximale Einsatztemperatur
    • Abriebfest
    • Gutes Reibungsverhalten – guter Reibungswert
    • Elektrische Isolierung
    • Korrosionsbeständigkeit in Säuren und Laugen
  • Was ist Keramik aus gehärtetem Zirkoniumoxid (CeramAlloy)?

    CeramAlloy ZTA ist ein Verbundwerkstoff auf der Basis von Aluminiumoxid und Zirkonia, der in gewissem Maße die vorteilhaften Eigenschaften der beiden Hauptbestandteile vereint.