Zirconia ad alta resistenza "acciaio ceramico"

Zirconia ad alta resistenza “acciaio ceramico”

da Geoff Randle | Lug 18, 2023

A differenza delle ceramiche tradizionali che tendono a essere dure e fragili, la zirconia (ZrO2) ha un’elevata resistenza, resistenza all’usura e una flessibilità ben oltre quelle della maggior parte delle altre ceramiche tecniche. La zirconia (ZrO2) ha anche un’eccellente resistenza alla corrosione e agli agenti chimici senza la caratteristica proprietà della ceramica tecnica di assoluta fragilità. Ha la più alta resistenza e tenacità a temperatura ambiente di tutti i materiali ceramici avanzati e negli ultimi anni si è giustamente guadagnata il titolo di “acciaio ceramico”. La zirconia pura esiste in tre fasi cristalline a diverse temperature: cubica, tetragonale e monoclina. La granulometria fine consente al materiale di avere superfici estremamente lisce e bordi affilati. Durante la produzione, è possibile dissolvi nella struttura cristallina della zirconia un certo numero di ossidi diversi per prevenire e controllare i cambiamenti strutturali. Questi includono ittrio, magnesia e cerio. Tra le tante altre applicazioni, le ceramiche a base di zirconia (ZrO2) possono essere utilizzate come utensili per la formatura di fili, come ausiliari nei processi di saldatura, come materiali per corone e ponti nel settore dentale, come anelli isolanti nei processi termici e come celle di misurazione dell’ossigeno. Sono state ora sviluppate fino allo stadio in cui è possibile la progettazione infinita della microstruttura tramite il controllo della composizione, del percorso di fabbricazione, del trattamento termico e della lavorazione finale.

Proprietà del materiale

Elevata resistenza e elevata tenacità alla frattura
Elevata durezza e resistenza all’usura
Alta densità
Capacità di alte temperature fino a 2.400ºC
Buon comportamento di attrito
Non magnetico
Isolamento elettrico
Bassa conduttività termica
Buona resistenza chimica
Modulo di elasticità simile all’acciaio
Coefficiente di dilatazione termica simile al ferro

Applicazioni tipiche

Valvola a sfera di precisione (sfere e sedi)
Guarnizioni della pompa
Valvole e giranti
Materiale abrasivo ad alta densità
Sensori di ossigeno
Guide per fili
Membrane delle celle a combustibile
Lame da taglio
Suscettori di riscaldamento a radiofrequenza
Protesi mediche
Componenti di metrologia
Formatura dei metalli
Ingranaggi
Cespugli
Cuscinetti
Alberi di trasmissione

Produzione di componenti in zirconia (ZrO2)

La produzione in piccoli lotti di zirconia dipende dalla geometria del componente. Esistono tre percorsi di lavorazione generali:

Rettifica di precisione di un grezzo generico di zirconia
Taglio laser di un substrato di zirconia
Stampaggio a iniezione

Per quantità maggiori, la zirconia (ZrO2) si presta piuttosto bene al processo di stampaggio a iniezione. Sono necessari utensili costosi, ma è possibile ottenere un elevato grado di precisione dimensionale.

Anche il taglio laser della zirconia è un processo relativamente semplice. I limiti di spessore che un laser può attraversare sono in genere 1 mm. La zirconia (ZrO2) in questa forma è ampiamente utilizzata nell’industria elettronica.

Precision Ceramics vanta oltre 20 anni di esperienza nello sviluppo di componenti e parti in ceramica tecnica di alta qualità per applicazioni in un campo di applicazioni in continua espansione. Il nostro team di ingegneri e operatori altamente qualificati, unito alla nostra profonda conoscenza dei materiali ceramici e ai centri di lavorazione ultra-precisi, ci consente di offrire ai nostri clienti le soluzioni in ceramica tecnica più avanzate ai prezzi più competitivi.

Se sei interessato a questo materiale e vuoi sapere se è adatto alla tua applicazione, non esitare a contattarci.

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A differenza delle ceramiche tradizionali che tendono a essere dure e fragili, la zirconia offre elevata resistenza, resistenza all'usura e flessibilità ben superiori a quelle della maggior parte delle altre ceramiche tecniche.

Tenacità alla frattura

La capacità di resistere alla frattura è una proprietà meccanica dei materiali nota come tenacità alla frattura. Per le ceramiche avanzate utilizza un fattore di intensità di stress critico noto come KIC, dove la frattura avviene normalmente alle terminazioni delle crepe.

Geoff Randle (Author)

Geoff Randle, Direttore aziendale di Precision Ceramics, vanta una carriera illustre che abbraccia oltre 45 anni di lavoro con la ceramica tecnica. Con un'esperienza che spazia dal controllo della produzione e produzione di ceramiche di ossido, alla specializzazione nella vendita di laser, strumenti scientifici, armature balistiche e metallizzazione della ceramica. Il patrimonio di conoscenze di Geoff può guidarti verso la ceramica tecnica più adatta alla tua applicazione.

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