세라믹 제품에 적용된 지르코늄 산화물 및 구성 요소 | 30년 이상의 선진 세라믹 부품 및 구성 요소 제조업체

세라믹 제품에 적용된 지르코늄 산화물

고급 세라믹, 진보된 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 도구	인성, 강도 및 경도	ZrO₂-Y₂O₃
다이, 베어링, 나사 가이드, 연삭 볼 및 기타 내마모 부품	강인함과 단단함	ZrO₂-Y₂O₃
소결 스페이서와 광섬유 커넥터	열 안정성, 절연성 및 강인함	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. 좋은 절연성과 강한 부식 저항성을 가지며 정전기가 없으며 내열성이 뛰어나며 열차편성 성능이 우수하며 열팽창 계수가 강철과 유사합니다.
4. 자체 윤활이 가능하며 윤활 매체로 인한 오염 문제와 추가적인 불편을 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 비교 표

이름 / 특성	알루미늄 산화물 (AL₂O)	지르코늄 산화물 (ZrO₂)	질화규소 (Si₃N₄)	알루미늄 질화물 (AIN)	탄화규소 (SiC)	붕소 질화물 (BN)
외관	부분적으로 흰색 또는 우유색 또는 아이보리	아이보리	잿 검정	갈색	검정색	흰색
유전 율	> 10¹⁴	> 10¹⁰	> 10¹⁴	> 10¹³	> 10⁶	> 10¹⁴
열전도도	20 ~ 37 W/mk	1.8 ~ 3 W/mk	18 ~ 25 W/mk	90 ~ 230 W/mk	115 ~ 130 W/mk	30 W/mk
열팽창 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