ジルコニア・セラミックスについて

ジルコニアは一般に、化学式がZrOの二酸化ジルコニウムを指す。2.ジルコニウムの主な酸化物である。通常、白色、無臭、無味の結晶で、水、塩酸、希硫酸にはほとんど溶けない。
硬化して脆くなりがちな従来のセラミックスとは異なり、ジルコニアは高い強度、耐摩耗性、柔軟性を備えており、他のほとんどのテクニカル・セラミックスをはるかに凌駕しています。ジルコニアは、硬度、破壊靭性、耐食性の面で優れた特性を持つ、非常に強い工業用セラミックです。

利用可能なジルコニアのグレード：

ジルコニアにはいくつかのグレードがあり、最も一般的なのはイットリア部分安定化ジルコニア（Y-PSZ）と酸化マグネシウム部分安定化ジルコニア（Mg-PSZ）である。ジルコニアはクラックが入りにくく、熱膨張率が高いため、セラミックスと鋼などの金属を接合するのに適した材料です。ジルコニアのユニークな特性から、「セラミック・スチール」と呼ばれることもあります。

イットリア安定化ジルコニア

イットリア安定化ジルコニア

ブラック・ジルコニア・セラミック

ブラック・ジルコニア・セラミック

ジルコニア強化アルミナ

ジルコニア強化アルミナ

マグネシア安定化ジルコニア

マグネシア安定化ジルコニア

酸化イットリウム部分安定化ジルコニア(Y-PSZ)は、安定剤として酸化イットリウム(Y2O3)をドープすることで、内部結晶粒構造を強化・安定化させ、材料を単斜晶相から正方晶相に変化させ、材料の強度を向上させます。セラミック材料の中で最も高い曲げ強度を持つ細粒材料である。非常に高い耐衝撃性と耐摩耗性を持つ一方、熱伝導率が低いため、通常は金属に代わる材料として適している。イットリア（Yttria）の添加により、材料は相変態強靭化を受け、それによって高い靭性を達成することができる。材料に圧力がかかると、結晶構造は正方晶相から単斜晶相への転移をエネルギー的に助長するようになり、その結果、高度に局在化した体積が3%～5%増加する。この体積の増加により、クラックは圧縮された状態になり、より多くのクラックに成長・伝播する能力が低下する。この特性により、この材料の応力疲労に対する感度が低く、曲げ強度が高いことが説明できる。

Y-PSZは、要求の厳しい機械的用途には非常に適しているが、結晶相変化を起こすため、超高温用途には適さない可能性がある：高温環境に長時間さらされると、材料は強い正方晶相から弱い正方晶相に変化する。単斜晶相である。同様に、水蒸気にさらされると性能が低下するため、高温多湿の環境には適さない可能性がある。したがって、Y-PSZは乾燥した中温条件下での使用に最も適している。

酸化マグネシウム部分安定化ジルコニア 酸化マグネシウム（MgO）をジルコニアの安定剤として使用することで、成形後の結晶構造は立方晶となり、より安定します。マグネシウムジルコニアは相移行の影響を受けないため、高温多湿に対する耐性に優れています。イットリア部分安定化ジルコニアの機械的特性が劣化し始める湿度の高い高温環境下でも、マグネシウム・ジルコニウムは強度を維持できる。

ジルコニア強化アルミナ（ZTA）は、アルミナ・マトリックスを持つ共安定化ジルコニア・ベース・セラミックで、自己成長したアルミナ基板結晶によって強化されています。ZTAは、ジルコニアよりも優れた破壊靭性と耐熱衝撃性を持ち、なおかつ優れた機械的強度と硬度特性を有しています。

ジルコニア・セラミックの性能パラメータ

  • 密度は比較的高い；
  • 高い曲げ強度と硬度；
  • 優れた破壊靭性；
  • 耐摩耗性に優れている；
  • 酸やアルカリによる腐食に強い；
  • 弾性率は鋼鉄に似ている；

機械的特性

プロパティ 単位 Y-PSZ

Mg-PSZ

 ZTA
カラー -- ホワイト イエロー ホワイト
密度 g/cm³ 6.05 5.7 4.1~4.38
硬度 GPa 12.5 11.8 15
圧縮強度 MPa 2100 1750 2350
曲げ強度 MPa 850 900 700
破壊靭性 MPa・m1/2 4~5 ＞7.0 3.5
弾性係数 GPa 200 200 310
ポアソン比 -- 0.30 0.30 0.26

熱特性

プロパティ 単位 Y-PSZ

Mg-PSZ

 ZTA
最高使用温度 無負荷 1000 1000 1500
熱伝導率 @ 25°C W/(m・K) 2 2.2 20
20-400℃における熱膨張a 1 x 10-6/°C 10 10.2 8
比熱 J/(kg・K) 460 400 720
耐熱衝撃性 水に入れる 300 350 300

電気的特性

プロパティ 単位 Y-PSZ

Mg-PSZ

 ZTA
誘電率 1MHz 30 28 10.2
絶縁耐力(6.35mm) AC-kV/mm 9.0 9.4 9.0
誘電損失 1MHz 16 x 10-4 10 x 10-4 20 x 10-4
体積抵抗率 @ 25°C Ω・cm ＞1013 ＞1012 ＞1014
体積抵抗率 @ 500°C Ω・cm ＞103 ＞103 ＞104

*数値は代表的な物性値であり、製品構成や製造工程によって異なる場合があります。詳細は下記までお問い合わせください。 お問い合わせ.

ジルコニア・セラミックスの用途は？

  • ワイヤーフォーミング/伸線ダイス
  • 熱プロセスにおける絶縁リング
  • 高摩耗環境における精密シャフトとアクスル
  • 炉プロセス管
  • 耐摩耗パッド
  • 熱電対保護管
  • サンドブラスト用ノズル
  • 耐火物
  • 押出ダイス
  • ブッシュとキャップ
  • 窯道具るつぼ
  • 光ファイバフェルールとスリーブ
  • ナイフとブレード
  • 燃料電池部品
  • ベアリング＆ローラー
  • 溶接ノズル＆ピン
  • レーザー部品
  • ガス着火装置
  • 電気絶縁体
  • セラミック・ガイド
  • 酸素センサー
  • 医療・手術コンポーネント
  • メカニカルシール
  • ポンプ、ピストン、ライナー

ジルコニア加工と研削

ジルコニアの機械加工と研削には、非常に硬いセラミック材料であるジルコニアの成形と仕上げに様々な技術を使用します。アルミナ・セラミックによく見られるブラインド・ホールやスレッドなどの設計上の特徴は、ジルコニアでも簡単に作り出すことができます。しかし、研削に要する時間は、ほとんどのアルミナよりも約50%長くなります。

ジルコニアの粉砕後の表面仕上げは、ほとんどの酸化アルミニウムよりも格段に優れています。ジルコニアはアルミナ・セラミックよりも緻密で、粒子が細かく、強度があります。これらの物理的特性により、ジルコニアは、強度と耐摩耗性が要求される場合に優れた材料の選択肢となります。

ジルコニアは、極めて厳しい寸法公差と高品質の表面仕上げを必要とする用途に指定することができる。ジルコニアの研削方法には、平面研削、円筒研削、センタレス研削、ベルト研削など、あらゆる機能に対応する標準的な機械設備が使用されます。

ジルコニア・セラミックス・サービス

グレートセラミックは、テクニカルセラミック製造のエキスパートです。2013年以来、数百の企業に3000以上の精密セラミック製品を提供し、参加しています。

セラミック加工、セラミック原料、セラミック金型成形などのサービスを提供します。私たちは、お客様の品質要求を満たす、または上回る製品とサービスのみを提供することをお約束します。

機械加工

材料

金型

ジルコニアセラミックス製品

ブルージルコニアセラミック部品のカスタム加工
酸化マグネシウム安定化ジルコニア・セラミック・スリーブ
黒色ジルコニア・セラミック・チューブ
機械加工ジルコニア強化アルミナ（ZTA）セラミックシャフト
酸化ジルコニウム・セラミック・カッティング・ナイフ
カスタマイズされたジルコニアはアルミナの陶磁器の洗濯機を強くした
耐摩耗性ジルコニアセラミック部品

カスタム・ジルコニア・コンポーネントの購入

Great Ceramic は、お客様の精密セラミック試作および製造のニーズに対応するジルコニア加工のスペシャリストです。私たちは、長年の高度なセラミック経験を活かして、材料、設計、およびアプリケーションに関するアドバイスをいつでも喜んで提供します。ジルコニアプレート、ロッド、チューブ、またはカスタム加工部品の購入をご希望の場合は、お問い合わせください。