세라믹 제품에 적용된 산화지르코늄
파인 세라믹, 어드밴스드 세라믹, ZrO₂
산화지르코늄
터치다운에서는 특히 산화지르코늄과 금속을 결합했을 때 그 우수한 특성과 장점으로 인해 많은 의료 및 세라믹 제품이 산화지르코늄을 사용하여 제조되었습니다. 산화지르코늄의 낮은 열전도율과 높은 내구성 특성은 쉽게 부서지기 쉬운 세라믹의 단점을 상쇄할 수 있습니다.
산화지르코늄은 1892년 Hussak에 의해 발견되었습니다. 천연광석인 지르콘 모래나 배드들레이라이트에 존재합니다.
순수한 산화 지르코늄은 단사정, 입방정 및 입방 격자의 형태로 존재합니다.
산화지르코늄은 고강도, 고인성, 고경도뿐만 아니라 우수한 화학적 부식 및 내마모성을 특징으로 합니다.
세계의 80% 지르콘 모래 생산 지역은 호주, 남아프리카 및 미국에 집중되어 있습니다. 지르콘사로부터 지르코니아를 정제하는 방법에는 염소화법과 열분해법이 있다. 내화재, 탈납주물, 고품질 분말에 사용할 수 있습니다.
배드레이라이트의 주요 산지는 남아프리카공화국, 브라질, 소련에 집중되어 있으며 배드레이라이트는 주로 연마재와 세라믹 염료에 사용된다.
산화지르코늄은 상온에서 단사정으로 존재하고 온도가 1170°C까지 상승하면 정방정상으로, 2,370°C까지 상승하면 입방정으로, 입방정은 액상으로 용해된다. 2,680°C에서 정방형 결정에서 단사정계 결정으로의 변환은 마르텐사이트 변태이며 이러한 상 변환은 3-5% 부피 변화를 일으켜 미세 균열을 일으킬 수 있습니다. 나중에 산화 마그네슘, 산화 칼슘 및 기타 상 안정제를 첨가하여 산화 지르코늄이 고온 안정 상, 즉 입방 결정상을 유지할 수 있도록 하며 이를 안정화 산화 지르코늄이라고 합니다. 이트륨 산화물 상 안정제를 첨가하여 부분 정방형 결정상을 유지하면 부분 안정화 산화 지르코늄이라고 할 수 있습니다.
지르코늄 산화물 열전도성 세라믹 ZrO₂는 순백색이면서 황색 또는 회색의 불순물을 함유하고 있으며 일반적으로 HfO₂를 함유하고 있어 분리가 쉽지 않다. 지르코니아 세라믹의 생산에는 고순도, 우수한 분산 성능, 초미립자 및 좁은 입도 분포를 특징으로 하는 좁은 분말의 준비가 필요합니다. 산화지르코늄의 초미립자 분말을 제조하는 방법에는 여러 가지가 있으며 산화지르코늄의 정제 방법에는 주로 염소화 및 열분해법, 알칼리금속 산화분해법, 석회용해법, 플라즈마 아크법, 침전법, 콜로이드법, 가수분해법 등이 있다. 스프레이 열분해 방법.
산화지르코늄의 응용
| 제품 항목 | 요구되는 특성 | 중고 재료 |
|---|---|---|
| 신선한 요리 칼, 섬유 공작 기계, 가위, 절단 도구 | 인성, 강도 및 경도 | ZrO₂-Y₂O₃ |
| 다이, 베어링, 스레드 가이드, 연삭 볼 및 기타 마모 방지 부품 | 인성 및 경도 | ZrO₂-Y₂O₃ |
| 소결 스페이서 및 광섬유 커넥터 | 열 안정성, 절연성 및 인성 |
ZrO₂-Y₂O₃ (TZP) ZrO₂-CaO ZrO₂-MgO |
지르코니아 세라믹의 장점은 다음과 같습니다.
1. 경도, 인성 및 굽힘 강도가 높으며 밀도는 5.95 - 6.05g/cm³입니다. Touch-down에 의해 생산되는 세라믹은 산화알루미늄 Al₂O₃, 탄화규소 Sic, 산화지르코늄 ZrO₂의 3종류가 있으며, 그 중 산화지르코늄이 8MPa·m1/2 이상으로 가장 높은 인성을 갖는다.
2. 마모 저항이 산화 알루미늄 세라믹의 15 배인 반면 마찰 계수는 산화 알루미늄 세라믹의 1/2에 불과한 마모 저항이 높고 마찰 계수가 낮습니다. 연마 가공 후 표면 평활성이 더욱 높아져 ▽ 9 이상에 도달 할 수 있습니다. 거울 모양이며 매우 매끄럽고 마찰 계수가 낮습니다.
3. 절연성이 좋고 내식성이 강하고 정전기가없고 내열성이 있으며 열팽창 계수가 강철에 가까운 우수한 열 차폐 성능을 가지고 있습니다.
4. 자기윤활성이 있어 윤활유로 인한 오염 및 추가되는 불편함을 해결할 수 있다.
지르코니아 도자기의 가공 형태:
1. 금형을 열어 가공: 건식 성형기, CIM 사출 성형. CIP 균등화 처리 및 판 절단 처리.
2. 형상 가공 제품 : 평면 연삭은 고객 인터페이스 요구 사항뿐만 아니라 내경 / 외경 연삭, NC 프로그램 가공 및 연삭 및 연마에 따라 채택되어야합니다.
지르코니아 세라믹과 강철의 주요 성능 매개변수 비교:
| 재료 | 세라믹 | 강철 |
|---|---|---|
| 경도(HV) | 1350 | 800 |
| 열팽창 계수(10 -6 /°C) | 9.5 | 11.5 ± 1 |
| 소결 온도 | 1550 - 2600 | 1200 - 1400 |
| 온도 저항(°C) | 1800년 | 1000 |
| 비중(g/cm³) | 6.0 | 7.8 |
| 굴곡 강도(MPa) | 800 - 1000 | 2000년 |
| 영률(10 4 Kgf/mm²) | 2.1 | 2.1 |
| 포아송의 비율 | 0.3 | 0.3 |
| 성분 함량(%) | ZrO₂ ≧ 94.5 | |
| 색상 | 아이보리, 블랙, 옐로우 | |
| 펑크 전압 강도(kv/mm) | 15 | |
| 흡수율(%) | < 0.01 | |
| 압축 저항 Mpa | 5000 | |
| 경도 흐라 | 88 | |
| 체적 저항(cm) | > 1012 | |
| 거칠기(μm) | ≤ 0.8 | |
| 거울 광택제(Ra) | ≤ 0.05 | |
| 열전도율(cal/cm.sec°C) | 0.007 | 0.13 |
도자기 - 특성 비교표
| 이름 / 특성 | 산화알루미늄(AL₂O) | 산화지르코늄(ZrO₂) | 질화규소(Si₃N₄) | 질화알루미늄(AIN) | 탄화규소(SiC) | 질화붕소(BN) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 모습 | 부분적으로 흰색 또는 유백색 또는 상아색 | 상아 | 애쉬 블랙 | 갈색 | 검은 색 | 하얀 |
| 유전 계수 | > 10 14 | > 10 10 | > 10 14 | > 10 13 | > 10 6 | > 10 14 |
| 열 전도성 | 20 ~ 37 W/mk | 1.8 ~ 3W/mk | 18 ~ 25W/mk | 90 ~ 230W/mk | 115 ~ 130W/mk | 30W/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 (평점) |
210 (평점) |
300 ~ 320 (평점) |
320 (평점) |
400 ~ 420 (평점) | |
| 포아송의 비율 | 0.27 | 0.3 | 0.26 | 0.25 | 0.19 | |
| 고온 저항 | 1500° ~ 1700° | 550° / 1700° | 800° ~ 1300° | 1700° | 1700° | 2200° |
| 산 및 알칼리에 대한 내성 | 강한 | 강한 | 강한 | 강한 | 강한 | 흔한 |
| 자기 | 해당 없음 | 해당 없음 | 해당 없음 | 해당 없음 | 해당 없음 | 해당 없음 |
| 치수 안정성 | 온도에 따라 약간의 변화 | 온도에 따라 약간의 변화 | 온도에 따라 약간의 변화 | 온도에 따라 약간의 변화 | 온도에 따라 약간의 변화 | 온도에 따라 약간의 변화 |
| 작동 원심력 | 중간 | 더 크게 | 작은 |
산화지르코늄의 HSY-3.0 사양
출처: 일본 스미토모 제공
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