ジルコニア強化アルミナ(ZTA)セラミックスの紹介

ジルコニア強化アルミナ(ZTA)セラミックスは、アルミナの高強度・高硬度とジルコニアの靭性を併せ持つ先端セラミック材料です。製造工程は通常、セラミック粉末の調製、原材料のプレス、焼結・加工の3つの主要工程からなる。

ジルコニア強化アルミナ(ZTA)セラミックスの特性

ジルコニア強化アルミナ(ZTA)セラミックスは、他の材料よりも優れており、さまざまな産業環境で使用することができます:

  • 高い強度:ZTAセラミックスはアルミナの高い硬度を持ち、巨大な機械的負荷に耐えることができる。
  • 破壊靭性:ZTAセラミックスはジルコニアの優れた靭性を持っており、純粋なアルミナと比較して、衝撃中の微小なジルコニア粒子は応力を吸収するマイクロクラックに変化するため、破局的破壊を防止し、破壊靭性は数倍に増加する。
  • 熱安定性:ZTA セラミックは、灼熱温度や急激な熱変動に影響されず、過酷な環境にも耐えることができます。
  • 耐薬品性:ZTAセラミック基板は、腐食や腐食性の化学薬品に対して高い耐性があり、長期間の性能を保証します。

ジルコニア強化アルミナ(ZTA)セラミックスの機械的特性

項目 単位 パラメータ
カラー ホワイト
密度 g/cm³ 4.1~4.38
硬度 GPa 15
圧縮強度 MPa 2350
曲げ強度 MPa 700
破壊靭性 MPa-m1/2 3.5
ヤング率 GPa 310
ポアソン比 0.26

ジルコニア強化アルミナ(ZTA)セラミックスの熱特性

項目 単位 パラメータ
最高使用温度 機械的負荷なし 1500
熱伝導率 25℃ W/(m-K) 20
線熱膨張係数 40-400°C,×10-6/°C 8
比熱 J/(kg-K) 720
耐熱衝撃性 水中 300

ジルコニア強化アルミナ(ZTA)セラミックスの電気的特性

項目 単位 パラメータ
誘電率 1MHz 10.2
絶縁耐力 AC-kV/mm 9.0
誘電損失 1MHz 20×10-4
体積抵抗 Ω・cm >1014
体積抵抗 Ω・cm >104

ZTAセラミックスの用途

ジルコニア強化アルミナ(ZTA)セラミックスは、その優れた総合性能により、以下の産業で広く使用されています:

  • ポンプとバルブ産業研磨性の流体やスラリーを扱うポンプ、バルブ、攪拌機の摩耗部品に最適。
  • 食品・飲料加工:食品加工機器用のコンタミネーションフリー洗浄機は、衛生と純度を保証します。
  • 化学および製薬産業:反応器、攪拌機、その他の機器において、過酷な化学薬品や腐食環境に耐える。
  • 繊維産業糸や織物の品質を向上させるガイドロールやテンション装置用の滑らかで耐摩耗性のあるワッシャー。
  • 航空宇宙と防衛軽量かつ高強度であるため、要求の厳しい航空宇宙・防衛用途に適している。

ZTAセラミックスの準備工程

目立たない粉末から研磨された基板まで、ジルコニア強化アルミナ(ZTA)セラミックスの準備工程には以下のステップが含まれます:

  1. セラミックパウダーの調製:ボールミル、ボールミル、スプレードライヤーを使用して投与量を制御する。
  2. 原料のプレス:原料を目的の形状と密度にプレスする。
  3. 焼結処理:ZTAセラミックスは、熱間プレス、熱間静水圧プレス、連続熱間プレス焼結などの方法で焼結されます。

概要

他の材料と比較して、ZTAセラミックスは、その汎用性と優れた性能により、様々な工業生産環境でますます使用されるようになっている。高品質のセラミック部品への需要が増加し続ける中、産業界におけるZTAセラミックの人気は高まることが予想される。