À propos de la céramique de zircone

La zircone désigne généralement le dioxyde de zirconium dont la formule chimique est ZrO2. C'est le principal oxyde de zirconium. Il se présente généralement sous la forme de cristaux blancs, inodores et insipides, et est difficilement soluble dans l'eau, l'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique dilué.
Contrairement aux céramiques traditionnelles, qui ont tendance à durcir et à devenir cassantes, la zircone présente une grande solidité, une résistance à l'usure et une grande flexibilité, dépassant de loin la plupart des autres céramiques techniques. La zircone est une céramique industrielle très solide qui présente d'excellentes propriétés en termes de dureté, de résistance à la rupture et de résistance à la corrosion.

Grades de zircone disponibles :

Il existe plusieurs qualités de zircone, les plus courantes étant la zircone partiellement stabilisée à l'yttrium (Y-PSZ) et la zircone partiellement stabilisée à l'oxyde de magnésium (Mg-PSZ). Sa résistance unique à la formation de fissures et sa forte dilatation thermique en font un excellent matériau pour l'assemblage de céramiques et de métaux tels que l'acier. En raison de ses propriétés uniques, la zircone est parfois appelée "acier céramique".

Zircone stabilisée à l'yttrium

Zircone stabilisée à l'yttrium

Céramique noire à base de zircone

Céramique noire à base de zircone

Alumine trempée à la zircone

Alumine trempée à la zircone

Zircone stabilisée à la magnésie

Zircone stabilisée à la magnésie

La zircone partiellement stabilisée à l'oxyde d'yttrium (Y-PSZ) dopée à l'oxyde d'yttrium (Y2O3) en tant que stabilisateur, renforce et stabilise la structure interne du grain et fait passer le matériau d'une phase monoclinique à une phase tétragonale afin d'améliorer la résistance du matériau. Il s'agit d'un matériau à grain fin dont la résistance à la flexion est la plus élevée de tous les matériaux céramiques. Il présente une très grande résistance aux chocs et à l'abrasion, tout en offrant une faible conductivité thermique, ce qui en fait généralement un matériau approprié pour remplacer les métaux. L'ajout d'yttrium (Yttria) permet au matériau de subir un durcissement par transformation de phase, ce qui lui confère une grande ténacité. Lorsque le matériau est soumis à une pression, la structure cristalline devient énergétiquement plus propice à la transition de la phase tétragonale à la phase monoclinique, ce qui entraîne une augmentation de 3% - 5% du volume hautement localisé. Cette augmentation de volume place la fissure dans un état comprimé, réduisant ainsi sa capacité à croître et à se propager en d'autres fissures. Cette caractéristique explique la faible sensibilité du matériau à la fatigue sous contrainte et sa grande résistance à la flexion.

Bien que l'Y-PSZ convienne parfaitement aux applications mécaniques exigeantes, il peut ne pas convenir aux applications à très haute température car il subit un changement de phase cristalline : lorsqu'il est exposé à un environnement à haute température pendant une longue période, le matériau passe d'une phase tétragonale forte à une phase plus faible. En phase monoclinique. De même, il peut ne pas convenir à des conditions chaudes et humides, car lorsqu'il est exposé à la vapeur d'eau, ses performances diminuent. Par conséquent, Y-PSZ convient mieux à un fonctionnement dans des conditions sèches et à des températures modérées.

Oxyde de magnésium partiellement stabilisé Zircone En utilisant l'oxyde de magnésium (MgO) comme stabilisateur de la zircone, la structure cristalline après le moulage est cubique, ce qui est plus stable. La zircone magnésienne résiste mieux aux températures élevées et à l'humidité car elle n'est pas affectée par la migration de phase. Même dans un environnement humide et à haute température où les propriétés mécaniques de la zircone partiellement stabilisée à l'yttrium commencent à se détériorer, la zircone magnésienne peut conserver sa résistance.

L'alumine renforcée à la zircone (ZTA) est une céramique à base de zircone co-stabilisée avec une matrice d'alumine, qui est renforcée par des cristaux d'alumine autogénérés. La ZTA présente une meilleure ténacité à la rupture et une meilleure résistance aux chocs thermiques que la zircone, tout en conservant d'excellentes propriétés de résistance mécanique et de dureté.

Paramètres de performance de la céramique de zircone

  • La densité est relativement élevée ;
  • Résistance à la flexion et dureté élevées ;
  • Excellente résistance à la rupture ;
  • Très résistant à l'usure ;
  • Résistant à la corrosion acide et alcaline ;
  • Le module d'élasticité est similaire à celui de l'acier ;

Propriétés mécaniques

Propriétés Unité Y-PSZ

Mg-PSZ

 ZTA
Couleur -- Blanc Jaune Blanc
Densité g/cm³ 6.05 5.7 4.1~4.38
Dureté GPa 12.5 11.8 15
Résistance à la compression MPa 2100 1750 2350
Résistance à la flexion MPa 850 900 700
Résistance à la rupture MPa・m1/2 4~5 ＞7.0 3.5
Module d'élasticité GPa 200 200 310
Rapport Poissons -- 0.30 0.30 0.26

Propriétés thermiques

Propriétés Unité Y-PSZ

Mg-PSZ

 ZTA
Température maximale d'utilisation ℃(à vide) 1000 1000 1500
Conductivité thermique à 25°C W/(m・K) 2 2.2 20
Dilatation thermique a à 20-400°C 1 x 10-6/°C 10 10.2 8
Chaleur spécifique J/(kg・K) 460 400 720
Résistance aux chocs thermiques ℃(Mettre dans l'eau) 300 350 300

Propriétés électriques

Propriétés Unité Y-PSZ

Mg-PSZ

 ZTA
Constante diélectrique 1MHz 30 28 10.2
Rigidité diélectrique (6,35 mm) ac-kV/mm 9.0 9.4 9.0
Perte diélectrique 1MHz 16 x 10-4 10 x 10-4 20 x 10-4
Résistivité volumique à 25°C Ω・cm ＞1013 ＞1012 ＞1014
Résistivité volumique à 500°C Ω・cm ＞103 ＞103 ＞104

*Les valeurs sont des propriétés typiques des matériaux et peuvent varier en fonction de la configuration des produits et du processus de fabrication. Pour plus de détails, n'hésitez pas à nous contacter.

Quelle est l'utilisation des céramiques de zircone ?

  • Matrices de formage et de tréfilage de fils
  • Anneaux isolants dans les procédés thermiques
  • Arbres et axes de précision dans des environnements à forte usure
  • Tubes pour le traitement des fours
  • Plaques de résistance à l'usure
  • Tubes de protection des thermocouples
  • Buses de sablage
  • Matériau réfractaire
  • Filières d'extrusion
  • Bagues et capuchons
  • Creuset pour meubles de four
  • Embouts et manchons pour fibres optiques
  • Couteaux et lames
  • Pièces pour piles à combustible
  • Roulements et galets
  • Buses et goupilles de soudage
  • Pièces laser
  • Allumeurs à gaz
  • Isolateur électrique
  • Guides en céramique
  • Sondes à oxygène
  • Composant médical et chirurgical
  • Joints mécaniques
  • Pompes, pistons et chemises

Usinage et rectification de la zircone

L'usinage et le meulage de la zircone impliquent l'utilisation de diverses techniques pour façonner et finir la zircone, un matériau céramique très dur. Les caractéristiques de conception communes aux céramiques d'alumine, telles que les trous borgnes et les filets, peuvent être facilement produites en zircone. Toutefois, le temps de meulage nécessaire est environ 50% plus long que celui de la plupart des alumines.

L'état de surface après broyage de la zircone est nettement meilleur que celui de la plupart des oxydes d'aluminium. La zircone est plus dense, plus fine et plus résistante que les céramiques d'alumine. Ces propriétés physiques font de la zircone un excellent choix de matériau lorsque la solidité et la résistance à l'usure sont requises.

La zircone peut être spécifiée pour des applications exigeant des tolérances dimensionnelles extrêmement serrées et une finition de surface de haute qualité. Les méthodes de meulage de la zircone font appel à des équipements standard pour toutes les fonctions, tels que le meulage de surface, le meulage cylindrique, le meulage sans centre et le meulage à bande.

Notre service de céramique de zircone

Great Ceramic est un expert dans la production de céramiques techniques. Depuis 2013, nous avons participé et fourni plus de 3 000 produits céramiques de précision à des centaines d'entreprises.

Nous pouvons vous fournir des services de traitement de la céramique, des matières premières pour la céramique, des services de formage de moules pour la céramique et d'autres services. Nous nous engageons à ne fournir que des produits et des services qui satisfont ou dépassent les exigences de qualité de nos clients.

Usinage

Matériaux

Moule

Produits en céramique de zircone

Usinage sur mesure de pièces en céramique de zircone bleue
Manchons en céramique de zircone stabilisée à l'oxyde de magnésium
Tube en céramique de zircone noire usinée
Arbres usinés en céramique d'alumine trempée de zircone (ZTA)
Couteau à découper en céramique d'oxyde de zirconium
Rondelles personnalisées en céramique d'alumine trempée à la zircone
Pièces en céramique de zircone résistantes à l'usure

Acheter des composants en zircone sur mesure

Great Ceramic est votre spécialiste de l'usinage de la zircone pour vos besoins de prototypage et de fabrication de céramiques de précision. Nous sommes toujours heureux de mettre à profit nos nombreuses années d'expérience dans le domaine des céramiques de pointe pour vous conseiller sur les matériaux, la conception et l'application. Si vous souhaitez acheter des plaques de zircone, des tiges, des tubes ou des composants usinés sur mesure, veuillez nous contacter et l'un de nos experts se fera un plaisir de vous aider.