Óxido de Zircônio Aplicado a Produto Cerâmico | Componentes de Cerâmica Fina para as Indústrias Científica, Espacial e de Semicondutores | Touch-Down Technology Co., Ltd.

Óxido de Zircônio / Touch-Down é um fabricante de peças cerâmicas compactas e de alta precisão, especializado na fabricação de cerâmicas finas / cerâmicas avançadas / cerâmicas especiais, integrando produção e vendas desde a preparação de matérias-primas, moldagem, retificação plana, usinagem abrasiva de diâmetros interno e externo até o processamento digital da equipe de perfuração NC.

Óxido de Zircônio

Óxido de Zircônio Aplicado a Produto Cerâmico

Cerâmicas Finas, Cerâmicas Avançadas, ZrO₂

Na Touchdown, muitos produtos médicos e cerâmicos têm sido fabricados usando óxido de zircônio devido às suas características superiores e vantagens, especialmente quando o óxido de zircônio e o metal são combinados. A baixa condutividade térmica e a alta resistência do óxido de zircônio podem facilmente compensar a desvantagem de ser fácil de quebrar da cerâmica.


Óxido de zircônio foi descoberto por Hussak em 1892. Ele existe em minério natural de areia de zircão ou baddeleyita.
O óxido de zircônio puro existe na forma de cristal monoclínico, cristal cúbico e rede cúbica.
O óxido de zircônio é caracterizado por alta resistência, alta tenacidade, alta dureza, bem como excelente resistência química e abrasiva.
 
As áreas de produção de areia de zircão representam 80% do mundo e estão concentradas na Austrália, África do Sul e Estados Unidos. Os métodos de refino de zircônia a partir de areia de zircão incluem o método de cloração e o método de pirólise. Pode ser utilizado em materiais refratários, fundição de desmoldagem e pós de alta qualidade.
As principais áreas produtoras de baddeleyita estão concentradas na África do Sul, Brasil e União Soviética, e a baddeleyita é principalmente utilizada em material abrasivo e corante cerâmico.
O óxido de zircônio existe em cristal monoclínico em temperatura ambiente e será convertido em fase cristalina quadrada à medida que a temperatura aumenta para 1170°C e, em seguida, convertido em fase cristalina cúbica à medida que a temperatura aumenta para 2.370°C, enquanto a fase cristalina cúbica será dissolvida em fase líquida a 2.680°C, a conversão da fase cristalina quadrada em fase cristalina monoclínica é uma transformação martensítica, e essa conversão de fase pode produzir uma alteração de volume de 3 a 5%, resultando em microfissuras. Mais tarde, óxido de magnésio, óxido de cálcio e outros agentes estabilizadores de fase são adicionados para garantir que o óxido de zircônio possa manter a fase estável de alta temperatura, ou seja, a fase cristalina cúbica, que é chamada de óxido de zircônio estabilizado; se um estabilizador de fase de óxido de ítrio for adicionado para manter uma fase cristalina parcialmente quadrada, pode ser chamado de óxido de zircônio parcialmente estabilizado.
 
O óxido de zircônio é uma cerâmica condutora térmica. O ZrO₂ é branco puro, enquanto amarelo ou cinza quando contém impurezas, e geralmente contém HfO₂, não sendo fácil de separar. A produção de cerâmicas de zircônia requer a preparação de um pó estreito caracterizado por alta pureza, bom desempenho de dispersão, partículas ultrafinas e distribuição de tamanho de partícula estreita. Existem muitos métodos para preparar pó superfino de óxido de zircônio, e os métodos de purificação do óxido de zircônio incluem principalmente o método de cloração e decomposição térmica, o método de decomposição por oxidação de metais alcalinos, o método de fusão de cal, o método de arco de plasma, o método de precipitação, o método de coloide, o método de hidrólise e o método de pirólise por pulverização.

Aplicações do Óxido de Zircônio
Item do Produto Características Necessárias Material Utilizado
Faca de cozinha nova, ferramenta de máquina têxtil, tesoura, ferramenta de corte Tenacidade, resistência e dureza ZrO₂-Y₂O₃
Matriz, rolamento, guia de fio, bola de moagem e outras peças anti-abrasão Tenacidade e dureza ZrO₂-Y₂O₃
Espaçador de sinterização e conector de fibra óptica Estabilidade térmica, isolamento e resistência ZrO₂-Y₂O₃ (TZP)
ZrO₂-CaO
ZrO₂-MgO
As vantagens das cerâmicas de zircônia são as seguintes

1. Possui alta dureza, resistência e resistência à flexão, e a densidade está entre 5,95 - 6,05g/cm³. Existem três tipos de cerâmicas produzidas pela Touch-Down, incluindo óxido de alumínio Al₂O₃, carbeto de silício Sic e óxido de zircônio ZrO₂, sendo que o óxido de zircônio possui a maior resistência, que é acima de 8MPa • m1/2.
2. Possui alta resistência ao desgaste e baixo coeficiente de atrito, cuja resistência ao desgaste é 15 vezes maior do que a cerâmica de óxido de alumínio, enquanto o coeficiente de atrito é apenas a metade da cerâmica de óxido de alumínio. Após o processo de usinagem abrasiva, sua superfície fica ainda mais lisa e pode atingir acima de ▽ 9. Possui formato espelhado e extremamente liso, com um coeficiente de atrito mais baixo.
3. Possui boa isolação e forte resistência à corrosão, é livre de estática, resistente ao calor e tem excelente desempenho de proteção térmica, cujo coeficiente de expansão térmica é próximo ao do aço.
4. É auto-lubrificante e pode resolver o problema da poluição causada pelo meio lubrificante e as inconveniências adicionais.

Processamento de cerâmicas de zircônia:

1. Processamento por Abertura do Molde: Máquina de formação a seco, formação por injeção CIM. Processamento de equalização CIP e processamento de corte de placas.
2. Produto de Processamento de Forma: Retificação plana será adotada de acordo com os requisitos de interface do cliente, bem como retificação de diâmetro interno/externo, processamento de programa NC e retificação e polimento.

Comparação dos principais parâmetros de desempenho de cerâmica de zircônia e aço:
Material Cerâmica Aço
Dureza (HV) 1350 800
Thermal Expansion Coefficient (10-6/°C) 9.5 11,5 ± 1
Temperatura de sinterização 1550 - 2600 1200 - 1400
Resistência à temperatura (°C) 1800 1000
Gravidade específica (g/cm³) 6,0 7,8
Resistência à Flexão (MPa) 800 - 1000 2000
Young's Modulus (104Kgf/mm²) 2.1 2.1
Coeficiente de Poisson 0.3 0.3
Conteúdo do Componente (%) ZrO₂ ≧ 94.5  
Cor Ivory, Preto, Amarelo  
Resistência à Tensão de Perfuração (kv/mm) 15  
Absorção de Água (%) < 0.01  
Resistência à Compressão Mpa 5000  
Dureza Hra 88  
Resistência de Volume (cm) > 1012  
Rugosidade (µm) ≦ 0.8  
Polimento Espelhado (Ra) ≦ 0.05  
Condutividade Térmica (cal/cm.sec°C) 0.007 0.13
Cerâmicas - Tabela de Comparação de Características
Nome / Característica Óxido de Alumínio (AL₂O) Óxido de Zircônio (ZrO₂) Nitreto de Silício (Si₃N₄) Nitreto de Alumínio (AIN) Carbeto de Silício (SiC) Nitreto de Boro (BN)
Aparência Branco parcial ou branco leitoso ou marfim Marfim Preto cinza Marrom Preto Branco
Coeficiente Dieleétrico > 1014 > 1010 > 1014 > 1013 > 106 > 1014
Condutividade Térmica 20 ~ 37 W/mk 1.8 ~ 3 W/mk 18 ~ 25 W/mk 90 ~ 230 W/mk 115 ~ 130 W/mk 30 W/mk
Coeficiente de Expansão Térmica 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)
Módulo de Young 380
(Gpa)
210
(Gpa)
300 ~ 320
(Gpa)
320
(Gpa)
400 ~ 420
(Gpa)
 
Coeficiente de Poisson 0.27 0.3 0.26 0.25 0.19  
Resistência a Alta Temperatura 1500° ~ 1700° 550° / 1700° 800° ~ 1300° 1700° 1700° 2200°
Resistência a Ácido e Alcalino Forte Forte Forte Forte Forte Comum
Magnetismo N/A N/A N/A N/A N/A N/A
Estabilidade Dimensional Muda ligeiramente com a temperatura Muda ligeiramente com a temperatura Muda ligeiramente com a temperatura Muda ligeiramente com a temperatura Muda ligeiramente com a temperatura Muda ligeiramente com a temperatura
Força Centrífuga de Operação Médio Maior Pequeno      
Especificação HSY-3.0 de Óxido de Zircônio

Fonte: Fornecido pela Sumitomo do Japão

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