지르코니아(ZrO₂) 세라믹

Zirconia (ZrO₂), also known as zirconium oxide ceramic, is one of the most advanced technical ceramics available today. With outstanding mechanical strength, fracture toughness, wear resistance, and chemical stability, zirconia material has become indispensable across high-tech industries. Known as the “ceramic steel,” zirconia ceramics combine the hardness of technical ceramics with mechanical reliability that surpasses most oxide ceramics.

그레이트 세라믹은 지르코니아 세라믹 부품의 정밀 가공 및 맞춤형 제작을 전문으로 하며 전자, 항공우주, 화학공학, 자동차 및 의료 기기 등의 산업에 성능 중심 솔루션을 제공합니다. 당사의 첨단 가공 능력, 엄격한 품질 관리 및 엔지니어링 전문성을 통해 고객 사양에 맞는 최고의 지르코니아 세라믹을 제공할 수 있습니다.

지르코니아 세라믹 재료 특성, 고정밀 지르코니아 ZrO₂ 세라믹 튜브 또는 맞춤형 블랙 지르코니아 세라믹 부품을 찾고 계시든, Great Ceramic은 고급 세라믹 제조 분야에서 신뢰할 수 있는 파트너로 돋보입니다.

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장점 | 애플리케이션 | 재료 등급 | 속성 | 사례 | 가공 | 자주 묻는 질문 | 관련

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지르코니아 세라믹의 장점

지르코니아 세라믹의 특성은 다른 많은 소재보다 우수한 여러 가지 특성의 조합을 제공합니다:

탁월한 기계적 특성

높은 골절 인성: 지르코니아는 알루미나 세라믹을 훨씬 능가하는 최대 10MPa-m½의 파단 인성을 제공합니다. 따라서 지르코니아는 균열에 대한 저항성이 중요한 곳에서 선호되는 소재입니다.
높은 경도: 지르코니아의 비커스 경도는 약 1200 HV로 극한의 내마모성이 필요한 용도에 적합합니다.
굴곡 강도: 최대 1500MPa의 강도를 자랑하는 지르코니아 세라믹은 많은 엔지니어링 강재보다 강도가 높습니다.

열 및 화학적 안정성

지르코니아 세라믹 최대 온도: 최대 1000°C 연속 서비스 더 높은 온도에 단기간 노출되어도 견딜 수 있습니다.
뛰어난 내식성: 지르코니아는 산, 알칼리 및 용융 금속에 대한 내성이 있어 화학적으로 공격적인 환경에서도 내구성을 보장합니다.

고유한 구조적 동작

위상 변환 강화: 지르코니아 구조는 응력에 의한 상변형을 겪으며 균열 전파를 방지하고 인성을 향상시킵니다.
낮은 열 전도성: 지르코니아는 세라믹 중 열전도율이 가장 낮기 때문에 단열 효과가 뛰어납니다.

다양한 애플리케이션

지르코니아는 세라믹 지르코니아 나이프부터 항공우주 부품에 이르기까지 까다로운 분야에서 널리 사용됩니다. 지르코니아는 강도, 내구성, 가공 유연성의 고유한 균형으로 인해 세라믹 대체재와 비교할 때 많은 경우에 우월합니다.

뛰어난 화학적 불활성

지르코니아 소재는 산, 알칼리, 유기 용매에 의한 부식에 매우 강해 열악한 화학 환경에서도 오래 사용할 수 있습니다.

생체 적합성

의료용 지르코니아 세라믹은 생물학적으로 불활성이므로 알레르기 반응이나 조직 부작용을 유발하지 않고 치과 및 의료용 임플란트에 이상적입니다.

그레이트 세라믹은 독점적인 가공 기술을 통해 이러한 고유의 장점을 강화하여 일관된 성능과 신뢰성을 갖춘 최고의 지르코니아 세라믹을 제공합니다.

지르코니아 세라믹의 산업 응용 분야

지르코니아 세라믹은 다재다능한 특성으로 인해 다양한 산업 분야에서 폭넓게 활용되고 있습니다:

치과 및 의료

What is zirconia used for in medical fields? It’s the material of choice for dental restorations, including crowns, bridges, and implants. Its tooth-like appearance, biocompatibility, and strength make it superior to traditional porcelain-fused-to-metal alternatives. Great Ceramic produces medical-grade components that meet stringent regulatory requirements for surgical instruments, orthopedic implants, and prosthetics.

산업 및 엔지니어링

산업 환경에서 지르코니아 세라믹은 내마모성 부품, 절삭 공구, 베어링, 펌프 씰 및 밸브 시트에 사용됩니다. 마모와 부식에 대한 내성이 뛰어나 까다로운 환경에서 부품 수명을 크게 연장합니다. 당사는 지르코니아 세라믹 튜브 공장에 자재 취급 및 가공 애플리케이션을 위한 정밀 부품을 공급합니다.

전자 및 에너지

산화 지르코늄 세라믹의 산소 이온 전도성은 산소 센서, 연료 전지 및 배터리 기술에서 매우 유용합니다. 높은 내열성과 결합된 전기적 특성 덕분에 고체 산화물 연료 전지(SOFC) 및 다양한 전자 부품에 적용할 수 있습니다.

소비자 제품

스틸 소재보다 더 날카로운 칼날을 오래 유지하는 세라믹 지르코니아 나이프 세트부터 정밀 시계와 보석에 이르기까지 지르코니아 세라믹 소재는 제품의 성능과 심미성을 향상시킵니다. 세라믹 지르코니아 나이프는 금속 맛이 전달되지 않고 탁월한 선명도 유지력과 내식성을 제공합니다.

항공우주 및 방위산업

지르코니아 소재의 단열 특성은 터빈 블레이드의 열 차단 코팅에 이상적이며, 경도와 내구성은 보호 부품 및 특수 센서에 적합합니다.

사용 가능한 지르코니아 소재 등급

Great Ceramic에서는 각기 다른 성능 요구 사항에 맞게 설계된 다양한 지르코니아 소재를 제공합니다:

Y-PSZ

이트리아 안정화 지르코니아 세라믹(Y-PSZ)

이트리아 안정화 지르코니아 세라믹(Y-PSZ)은 이트리아(Y₂O₃)를 안정제로 사용하여 사면체 결정 구조를 부분적으로 안정화시키는 고성능 세라믹 소재의 한 종류입니다. 가장 일반적인 지르코니아 세라믹이기도 합니다. 이트리아 도핑은 고온에서 순수 지르코니아에서 발생하는 상변환 균열을 효과적으로 해결하여 우수한 기계적 특성과 장기적인 안정성을 제공합니다.

주요 기능

높은 강도와 인성: Y-TZP는 고급 세라믹 중에서도 매우 높은 굴곡 강도(일반적으로 900-1200 MPa)와 파괴 인성(6-10 MPa-m½)을 보여 금속에 가장 가까운 구조용 세라믹 중 하나입니다.
Phase Transformation Toughening Mechanism: Under external forces, a portion of the tetragonal phase can transform into a monoclinic phase, resulting in a phase transformation toughening effect that significantly improves the material’s fracture toughness and crack growth resistance.
뛰어난 내마모성: 모스 경도가 9에 가까워 내마모성이 뛰어나 장기 마찰 및 고정밀 내마모성 부품에 적합합니다.
생체 적합성이 우수합니다: 화학적 불활성 및 무독성으로 인해 치과 및 정형외과 임플란트와 같은 생물의학 분야에서 널리 사용됩니다.
내식성과 화학적 안정성이 뛰어납니다: 산, 염기 및 염 용액에서 안정적이므로 부식성 환경에서 사용하기에 적합합니다.
뛰어난 열적 특성: 낮은 열전도율(약 2~3W/m-K)로 단열성이 뛰어나고 선팽창 계수가 강철에 가까워 금속-세라믹 결합이 용이합니다.

주요 애플리케이션

의료: 치과 수복물(올세라믹 크라운 및 브릿지), 고관절 및 무릎 인공관절 등
기계 공학: 내마모성 베어링, 씰링 링, 절삭 공구, 밸브 및 펌프 구성품.
전자 및 에너지: 고체 산화물 연료 전지(SOFC) 전해질, 산소 센서 등
항공우주: 고온 구조 부품 및 단열재.

생산 및 처리

이트리아 안정화 지르코니아 세라믹은 일반적으로 나노 크기의 지르코니아 분말에 3-8 mol% 이트리아를 도핑하여 만듭니다. 이 제품은 등방성 프레스 또는 사출 성형 후 고온 소결을 통해 생산되어 조밀한 미세 구조를 달성합니다. 정밀 부품의 요구 사항을 충족하기 위해 다이아몬드 연삭, 초음파 가공 또는 레이저 절단과 같은 고정밀 가공 공정이 필요한 경우가 많습니다.

Mg-PSZ

마그네시아 안정화 지르코니아 세라믹(Mg-PSZ)

마그네슘 안정화 지르코니아 세라믹(MgO-PSZ)은 산화마그네슘(MgO)으로 안정화된 부분 안정화 지르코니아(PSZ)입니다. 지르코니아의 높은 강도와 인성에 상변환 강화가 결합되어 균열 저항성과 내마모성이 뛰어나 구조용 세라믹의 핵심 재료로 사용됩니다.

주요 기능

높은 강도와 인성: Mg-PSZ는 기존 세라믹보다 훨씬 뛰어난 높은 굴곡 강도(600~800MPa에 달함)와 파괴 인성(일반적으로 6~8MPa-m½)을 나타냅니다.
상 변환 강화: 부분적으로 안정화된 사방정계에서 단사방정계로 응력 유도 상 변형을 통해 MgO-PSZ는 균열 전파를 효과적으로 억제하고 균열 저항성을 향상시킵니다.
뛰어난 내마모성: 모스 경도가 약 8~9인 Mg-PSZ는 내마모성이 강해 장기간 마찰이나 고부하 조건에 적합합니다.
고온 저항성: MgO-PSZ는 1000~1200°C의 작동 온도 범위로 고온에서도 구조적 안정성을 유지합니다.
뛰어난 내식성: 대부분의 산성 및 알칼리성 매체에 대해 안정적이며 화학 및 금속 산업과 같은 부식성 환경에 적합합니다.
열적 특성: 낮은 열전도율, 적당한 열팽창 계수, 어느 정도의 열충격 저항성.

주요 애플리케이션

산업용 내마모성 부품: 볼 밸브, 씰링 링, 펌프 및 밸브 구성품, 내마모성 라이닝.
절단 및 도구: 절단 도구, 성형 금형 및 노즐.
야금 및 에너지: 고온 도가니, 용강 연속 주입 노즐, 내화물.
엔지니어링 구조 부품: 고강도 베어링, 부싱 및 충격 부품.

생산 및 처리 기술

Mg-PSZ는 약 8-10 wt%의 산화마그네슘이 도핑된 고순도 산화지르코늄 분말을 사용합니다. 등방성 압착과 고온 소결을 통해 조밀한 미세 구조가 만들어집니다. 입자 내에 안정적인 입방상과 부분적으로 변형 가능한 정방상이 존재하여 높은 인성에 기여합니다. 경도가 매우 높기 때문에 일반적으로 다이아몬드 휠을 사용한 정밀 연삭 또는 레이저 가공이 필요합니다.

알루미나 강화 지르코니아 세라믹(ZTA)

지르코니아 강화 알루미나(ZTA)는 고함량 알루미나(Al₂O₃) 매트릭스에 일정 비율의 산화 지르코늄(ZrO₂) 입자가 도핑된 복합 세라믹 소재입니다. 산화 지르코늄을 첨가하면 ZTA의 파단 인성과 균열 저항성이 크게 향상되어 고강도, 높은 내마모성 및 높은 내식성이 필요한 응용 분야에 탁월한 선택이 될 수 있습니다.

주요 기능

향상된 파단 인성: ZTA 입자는 상변환 강화 메커니즘을 통해 균열이 전파되는 동안 응력에 의한 상변환을 겪으며 균열 성장을 방해하고 순수 알루미나 세라믹에 비해 파괴 인성을 크게 증가시킵니다.
뛰어난 강도와 경도: 알루미나의 높은 경도(모스 경도 약 9)와 산화지르코늄의 높은 강도를 결합한 ZTA는 500~800MPa의 굴곡 강도를 달성합니다.
뛰어난 내마모성: 복합 구조로 내마모성이 뛰어나 마모가 심한 산업용 부품에 널리 사용됩니다.
뛰어난 내식성: 대부분의 산성 및 알칼리성 환경에서 안정적이며 화학 및 야금 분야와 같은 열악한 환경에 적합합니다.
균형 잡힌 열적 특성: 순수 알루미나에 비해 ZTA는 열 충격 저항성이 향상되고 금속에 가까운 열팽창 계수를 제공하여 금속-세라믹 결합을 용이하게 합니다.

일반적인 애플리케이션

기계 및 엔지니어링: 베어링, 밸브, 씰, 펌프 구성품
내마모성 부품: 볼 밀, 연삭 매체, 절삭 공구
전자 및 전기: 절연체, 기판, 고강도 절연 부품
의료 기기: 인공 관절, 치과 보철물
야금 및 화학 공학: 고온 도가니, 노즐, 내마모성 라이닝

생산 및 처리

ZTA는 알루미나 분말과 특정 비율의 산화 지르코늄 분말(일반적으로 10-20%)을 균일하게 혼합하고 건식 프레스, 등방성 프레스 또는 사출 성형한 다음 고온에서 소결하여 생산합니다. 이렇게 만들어진 미세 구조는 알루미나 매트릭스 내에 산화 지르코늄 입자가 균일하게 분포되어 강화된 마감 처리가 이루어집니다. 경도가 높기 때문에 일반적으로 정밀도를 보장하기 위해 다이아몬드 공구 또는 레이저 가공이 필요합니다.

알루미나 강화 지르코니아 세라믹(ATZ)

알루미나 강화 지르코니아 세라믹(ATZ)은 알루미나(Al₂O₃) 입자가 일정 비율로 도핑된 산화 지르코늄(ZrO₂) 매트릭스로 구성된 복합 세라믹입니다. ZTA(지르코니아 강화 알루미나)와 달리 ATZ는 주로 산화 지르코늄으로 구성되어 있습니다. 소량의 알루미나를 첨가하면 강도, 경도 및 내마모성이 더욱 향상되는 동시에 우수한 파절 인성을 유지합니다.

주요 기능

Higher Strength and Toughness: Building on the high strength and phase transformation toughening mechanism of Y-TZP zirconia, the addition of alumina particles further enhances the material’s microstructural stability, resulting in a flexural strength of 1000–1400 MPa and a fracture toughness of 7–10 MPa·m½.
뛰어난 내마모성과 경도: 알루미나의 높은 경도(모스 경도 약 9)는 ATZ에 순수 Y-TZP를 훨씬 능가하는 탁월한 내마모성을 부여합니다.
Excellent Thermal Properties: The addition of alumina reduces the material’s coefficient of thermal expansion, enhances thermal stability, and improves thermal shock resistance. It can be used at temperatures up to 1500°C.
뛰어난 화학적 안정성: 산, 염기 및 대부분의 부식성 매체에 대해 화학적으로 불활성을 유지하므로 까다로운 애플리케이션에 적합합니다.
정밀 애플리케이션에 적합: 높은 강도와 내마모성으로 높은 신뢰성과 긴 수명이 요구되는 정밀 부품에 널리 사용됩니다.

일반적인 애플리케이션

의료: 치과 임플란트, 치과 수복물, 고관절과 같은 바이오세라믹 소재.
기계 및 엔지니어링: 고강도 베어링, 씰, 펌프 및 밸브 부품, 절삭 공구.
전자 및 에너지: 고강도 절연체 및 고체 산화물 연료 전지 부품.
항공우주: 내마모성 노즐 및 고온 구조 부품.

생산 및 처리

ATZ는 일반적으로 소량(일반적으로 10-20 wt%)의 알루미나가 첨가된 고순도 Y-TZP 분말 매트릭스로 만들어집니다. 이 재료는 등방성 프레스, 사출 성형 또는 테이프 주조로 형성된 후 고온 소결됩니다. 소결된 미세 구조에서 알루미나는 지르코니아 매트릭스에 고르게 분산되어 입자 경계를 강화하고 내마모성을 향상시킵니다. 경도와 인성이 높기 때문에 가공 시 다이아몬드 연삭, 초음파 가공 또는 레이저 정밀 절단이 필요합니다.

지르코니아 소재 속성

그레이트세라믹은 고객이 선택할 수 있는 다양한 지르코니아 세라믹 소재를 제공합니다. 다음 값은 일반적인 재료 특성이며 제품 구성 및 제조 공정에 따라 달라질 수 있습니다. 자세한 내용은 다음 연락처로 문의하시기 바랍니다. 문의하기.

기계적 특성

속성	단위	Y-PSZ	Mg-PSZ	ZTA
색상	--	흰색	노란색	흰색
밀도	g/cm³	6.05	5.7	4.1~4.38
경도	GPa	12.5	11.8	15
압축 강도	MPa	2100	1750	2350
굴곡 강도	MPa	850	900	700
골절 인성	MPa・m^1/2	4~5	＞7.0	3.5
탄성 계수	GPa	200	200	310
포이즌 비율	--	0.3	0.3	0.26

열 속성

속성	단위	Y-PSZ	Mg-PSZ	ZTA
최대 사용 온도	℃(무부하)	1000	1000	1500
열 전도성(25°C 기준)	W/(m・K)	2	2.2	20
20-400°C에서 열 팽창 a	1 x 10^-6/°C	10	10.2	8
비열	J/(kg・K)	460	400	720
열 충격 저항	℃(물에 넣음)	300	350	300

전기적 속성

속성	단위	Y-PSZ	Mg-PSZ	ZTA
유전체 상수	1MHz	30	28	10.2
유전체 강도(6.35mm)	ac-kV/mm	9	9.4	9
유전체 손실	1MHz	16 x 10^-4	10 x 10^-4	20 x 10^-4
체적 저항률 @ 25°C	Ω・cm	＞10¹³	＞10¹²	＞10¹⁴
체적 저항률 @ 500°C	Ω・cm	＞10³	＞10³	＞10⁴

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지르코니아 세라믹 적용 사례

Great Ceramic’s zirconium oxide (ZrO₂) ceramics are renowned for their exceptional high strength, excellent fracture toughness, good wear resistance, and chemical stability. They are widely used in industries requiring the highest mechanical properties and durability. Compared to other structural ceramics, zirconia ceramics possess near-metallic toughness and a unique phase transformation toughening mechanism, making them an advanced ceramic material that combines both hardness and reliability.

지르코니아 세라믹의 주요 응용 분야:

지르코니아 튜브 및 로드(표준 및 맞춤형 치수)
지르코니아 세라믹 씰, 밸브 및 펌프 구성품
지르코니아 세라믹 기판 및 플레이트
지르코니아 베어링 및 부싱
지르코니아 절단 도구 및 나이프
첨단 산업을 위한 맞춤형 지르코니아 구조물

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지르코니아 세라믹 가공

지르코니아 세라믹은 뛰어난 인성, 높은 강도, 뛰어난 내마모성으로 정밀 엔지니어링을 위한 가장 진보된 세라믹 소재 중 하나로 알려져 있습니다. Great Ceramic은 포괄적인 지르코니아 세라믹 가공 기능을 제공하여 고객의 요구에 맞춘 뛰어난 성능, 내구성 및 정확성을 제공합니다.

가공 과정에서 다이아몬드 연삭, 정밀 밀링 및 미세 연마 기술을 사용하여 미크론 수준의 공차와 우수한 표면 마감을 달성합니다. 이러한 역량을 통해 지르코니아 세라믹 부품은 의료 기기, 항공 우주 및 첨단 기계와 같은 산업에서 요구하는 엄격한 구조적 정밀도와 미적 요건을 충족할 수 있습니다.

다년간의 기술 전문성과 첨단 장비를 갖춘 Great Ceramic은 표준 부품뿐만 아니라 높은 신뢰성과 긴 서비스 수명이 요구되는 복잡한 구조의 맞춤형 부품을 전문적으로 공급합니다.