세라믹 제품에 적용된 지르코늄 산화물
고급 세라믹, 정밀 세라믹, ZrO₂
터치다운에서는 지르코늄 산화물을 사용하여 많은 의료 및 세라믹 제품을 제조하고 있습니다. 특히 지르코늄 산화물과 금속이 결합될 때 그 우수한 특성과 장점을 갖기 때문에 가능합니다. 지르코늄 산화물의 낮은 열전도성과 높은 내구성 특성은 세라믹의 쉽게 깨지는 단점을 쉽게 상쇄할 수 있습니다.
지르코늄 산화물은 1892년에 훈자크에 의해 발견되었습니다. 천연 광석인 지르콘 샌드나 배들리아이트에 존재합니다.
순수한 지르코늄 산화물은 단사결정, 입방결정 및 입방격자 형태로 존재합니다.
지르코늄 산화물은 높은 강도, 높은 인성, 높은 경도뿐만 아니라 우수한 화학적 부식 및 마모 저항성을 특징으로 합니다.
세계의 80% 지르코니아 모래 생산 지역은 호주, 남아프리카, 미국에 집중되어 있습니다. 지르코니아를 지르코니아 모래로부터 정제하는 방법에는 염화법과 열분해법이 있습니다. 이는 방화 재료, 디와싱 주조 및 고품질 분말에 사용될 수 있습니다.
주요 배들라이트 생산 지역은 남아프리카, 브라질 및 소련에 집중되어 있으며, 배들라이트는 주로 마모 재료 및 세라믹 염료에 사용됩니다.
지르코늄 산화물은 상온에서 단사결정체로 존재하며, 온도가 1170°C까지 상승하면 사각결정체 상태로 변환되고, 2,370°C까지 온도가 상승하면 입방결정체 상태로 변환됩니다. 입방결정체는 2,680°C에서 액체상태로 용해됩니다. 사각결정체에서 단사결정체로의 변환은 마르텐사이트 변태로, 이러한 상전이는 3-5%의 부피 변화를 일으킬 수 있으며, 미세한 균열을 유발할 수 있습니다. 나중에, 마그네슘 산화물, 칼슘 산화물 및 기타 상 안정제가 첨가되어 지르코늄 산화물이 고온 안정 상태인 입방정자 상태를 유지할 수 있도록 합니다. 이를 안정화된 지르코늄 산화물이라고 합니다. 일부 사각 결정 상태를 유지하기 위해 이트륨 산화물 상 안정제가 첨가되면 일부 안정화된 지르코늄 산화물이라고 할 수 있습니다.
지르코늄 산화물 열전도 세라믹 ZrO₂는 순백색이며 불순물을 포함한 경우 노란색 또는 회색이며 일반적으로 HfO₂를 함유하고 있어 분리하기 어렵습니다. 지르코니아 세라믹의 생산에는 고순도, 좋은 분산 성능, 초미세 입자 및 좁은 입자 크기 분포로 특징 지어진 좁은 분말의 준비가 필요합니다. 지르코늄 산화물의 초미세 분말을 제조하는 다양한 방법이 있으며, 지르코늄 산화물의 정제 방법은 크게 염소화 및 열분해 방법, 알칼리 금속 산화 분해 방법, 석회 용융 방법, 플라즈마 아크 방법, 침전 방법, 콜로이드 방법, 수해 분해 방법 및 분무 열분해 방법이 주로 포함됩니다.
지르코늄 산화물의 응용
| 제품 항목 | 필요한 특성 | 사용된 재료 |
|---|---|---|
| 신선한 요리용 칼, 섬유 기계 공구, 가위, 절단 공구 | 인성, 강도 및 경도 | ZrO₂-Y₂O₃ |
| 금형, 베어링, 나사 가이드, 연삭 볼 및 기타 내마모 부품 | 인성과 경도 | ZrO₂-Y₂O₃ |
| 소결 스페이서 및 광섬유 커넥터 | 열 안정성, 단열 및 내구성 | ZrO₂-Y₂O₃ (TZP) ZrO₂-CaO ZrO₂-MgO |
지르코니아 세라믹의 장점은 다음과 같습니다.
1. 높은 경도, 인성 및 굽힘 강도를 가지며 밀도는 5.95 - 6.05g/cm³ 사이입니다. Touch-Down에서 생산되는 세 가지 종류의 세라믹이 있으며, 알루미늄 산화물 Al₂O₃, 실리콘 카바이드 Sic 및 지르코늄 산화물 ZrO₂가 포함됩니다. 이 중 지르코늄 산화물은 8MPa • m1/2 이상의 가장 높은 인성을 가지고 있습니다.
2. 고마찰 특성과 낮은 마찰 계수를 가지며, 마모 저항성은 알루미늄 산화물 세라믹의 15배이고 마찰 계수는 알루미늄 산화물 세라믹의 1/2에 불과합니다. 마모 가공 후 표면의 매끄러움은 더욱 높아지며 ▽ 9 이상에 도달할 수 있습니다. 거울 모양이며 극도로 매끄럽고 마찰 계수가 낮습니다.
3. 그것은 우수한 단열성과 강한 부식 저항성을 가지고 있으며, 정전기가 없고, 열에 저항하며, 뛰어난 열 차폐 성능을 가지고 있으며, 열 팽창 계수가 강철에 가깝습니다.
4. 그것은 자체 윤활성이 있으며 윤활 매체로 인한 오염 문제와 추가된 불편함을 해결할 수 있습니다.
지르코니아 세라믹의 가공 형태:
1. 금형 개방 가공: 건식 형성기, CIM 사출 형성. CIP 평준화 가공 및 판재 절단 가공.
2. 형상 가공 제품: 고객 인터페이스 요구에 따라 평면 연삭, 내/외경 연삭, NC 프로그램 가공 및 연삭 및 연마가 채택됩니다.
지르코니아 세라믹과 강철의 주요 성능 매개변수 비교:
| 재료 | 세라믹 | 강철 |
|---|---|---|
| 경도 (HV) | 1350 | 800 |
| Thermal Expansion Coefficient (10-6/°C) | 9.5 | 11.5 ± 1 |
| 소결 온도 | 1550 - 2600 | 1200 - 1400 |
| 온도 저항력 (°C) | 1800 | 1000 |
| Specifi Gravity (g/cm³) | 6.0 | 7.8 |
| 균열 강도 (MPa) | 800 - 1000 | 2000 |
| Young's Modulus (104Kgf/mm²) | 2.1 | 2.1 |
| 포아송 비율 | 0.3 | 0.3 |
| 구성 성분 함량 (%) | ZrO₂ ≧ 94.5 | |
| 색상 | 아이보리, 검정, 노랑 | |
| 관통 전압 강도 (kv/mm) | 15 | |
| 흡수율 (%) | < 0.01 | |
| 압축 저항력 Mpa | 5000 | |
| 경도 Hra | 88 | |
| 부피 저항력 (cm) | > 1012 | |
| 거칠기 (µm) | ≦ 0.8 | |
| 미러 폴리시 (Ra) | ≦ 0.05 | |
| 열전도율 (cal/cm.sec°C) | 0.007 | 0.13 |
세라믹 - 특성 비교표
| 이름 / 특성 | 산화알루미늄 (AL₂O) | 산화지르코늄 (ZrO₂) | 질화 실리콘 (Si₃N₄) | 질화알루미늄 (AIN) | 탄화규소 (SiC) | 질화붕소 (BN) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 외관 | 부분적으로 흰색 또는 우유 흰색 또는 상아색 | 상아색 | 재 검은색 | 갈색 | 검정색 | 흰색 |
| 유전율 | > 1014 | > 1010 | > 1014 | > 1013 | > 106 | > 1014 |
| 열 전도율 | 20 ~ 37 W/mk | 1.8 ~ 3 W/mk | 18 ~ 25 W/mk | 90 ~ 230 W/mk | 115 ~ 130 W/mk | 30 W/mk |
| 열 팽창 계수 | 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) |
| 영률 | 380 (Gpa) | 210 (Gpa) | 300 ~ 320 (Gpa) | 320 (Gpa) | 400 ~ 420 (Gpa) | |
| 포아송 비율 | 0.27 | 0.3 | 0.26 | 0.25 | 0.19 | |
| 고온 저항성 | 1500° ~ 1700° | 550° / 1700° | 800° ~ 1300° | 1700° | 1700° | 2200° |
| 산과 알칼리에 대한 저항력 | 강함 | 강함 | 강함 | 강함 | 강함 | 보통 |
| 자성 | 해당 없음 | 해당 없음 | 해당 없음 | 해당 없음 | 해당 없음 | 해당 없음 |
| 치수 안정성 | 온도에 약간 변화함 | 온도에 약간 변화함 | 온도에 약간 변화함 | 온도에 약간 변화함 | 온도에 약간 변화함 | 온도에 약간 변화함 |
| 운전 원심력 | 중간 크기 | 더 큰 크기 | 작은 크기 |
산화지르코늄의 HSY-3.0 규격
출처: 일본의 스미토모 제공
갤러리
산화지르코늄 열전도 세라믹
산화지르코늄 열전도 세라믹
- 관련 제품
