Introdução à cerâmica de alumina endurecida com zircónio (ZTA)

As cerâmicas de alumina endurecida com zircónia (ZTA) são materiais cerâmicos avançados que combinam a elevada resistência e dureza da alumina com a tenacidade da zircónia. O processo de produção consiste normalmente em três etapas principais: preparação do pó cerâmico, prensagem das matérias-primas e sinterização e processamento.

Great Ceramic-Cerâmica avançada - Cerâmica de alumina endurecida com zircónio

Propriedades da cerâmica de alumina endurecida com zircónio (ZTA)

As cerâmicas de alumina endurecida com zircónio (ZTA) são superiores a outros materiais e podem ser utilizadas numa variedade de ambientes industriais, as suas principais caraterísticas de desempenho incluem

  • Alta resistência: As cerâmicas ZTA têm a elevada dureza da alumina, podendo suportar grandes cargas mecânicas.
  • Resistência à fratura: As cerâmicas ZTA têm a boa tenacidade da zircónia, em comparação com a alumina pura, as minúsculas partículas de zircónia no impacto serão transformadas em microfissuras absorventes de tensão, evitando assim falhas catastróficas e a tenacidade à fratura aumentada várias vezes.
  • Estabilidade térmica: As cerâmicas ZTA não são afectadas por temperaturas elevadas nem por flutuações térmicas rápidas e são capazes de resistir a ambientes agressivos.
  • Resistência química: Os substratos cerâmicos ZTA são altamente resistentes à corrosão e aos produtos químicos corrosivos, garantindo um desempenho duradouro.

Propriedades mecânicas das cerâmicas de alumina endurecida com zircónio (ZTA)

Item Unidade Parâmetro
Cor - branco
Densidade g/cm³ 4.1~4.38
Dureza GPa 15
Resistência à compressão MPa 2350
Resistência à flexão MPa 700
Resistência à fratura MPa-m1/2 3.5
Módulo de Young GPa 310
Rácio de Poisson - 0.26

Propriedades térmicas das cerâmicas de alumina endurecida com zircónio (ZTA)

Item Unidade Parâmetro
Temperatura máxima de funcionamento ℃ (sem carga mecânica) 1500
Condutividade térmica @25℃ W/(m-K) 20
Coeficiente de expansão térmica linear 40-400°C,×10-6/°C 8
Calor específico J/(kg-K) 720
Resistência ao choque térmico ℃(em água) 300

Caraterísticas eléctricas das cerâmicas de alumina endurecida com zircónio (ZTA)

Item Unidade Parâmetro
Constante dieléctrica 1MHz 10.2
Resistência dieléctrica ac-kV/mm 9.0
Perda dieléctrica 1MHz 20×10-4
Resistência do volume Ω-cm >1014
Resistência do volume Ω-cm >104

Aplicações da cerâmica ZTA

As cerâmicas de alumina endurecida com zircónio (ZTA) são amplamente utilizadas nas seguintes indústrias devido ao seu excelente desempenho global:

  • Indústria de bombas e válvulas: Ideal para peças de desgaste de bombas, válvulas e agitadores que lidam com fluidos abrasivos e lamas.
  • Processamento de alimentos e bebidas: as lavadoras livres de contaminação para equipamentos de processamento de alimentos garantem higiene e pureza.
  • Indústria química e farmacêutica: suportar produtos químicos agressivos e ambientes corrosivos em reactores, agitadores e outros equipamentos.
  • Indústria têxtil: Anilhas lisas e resistentes ao desgaste para rolos-guia e dispositivos de tensionamento para melhorar a qualidade do fio e do tecido.
  • Aeroespacial e Defesa: O peso leve e as propriedades de elevada resistência tornam-no adequado para aplicações exigentes no sector aeroespacial e da defesa.

Etapas do processo de preparação da cerâmica ZTA

Do pó discreto ao substrato polido, o processo de preparação da cerâmica de alumina endurecida com zircónio (ZTA) inclui as seguintes etapas:

  1. A preparação do pó cerâmico: a utilização de moinhos de bolas, moinhos de bolas, secadores por pulverização para controlar a dosagem, a preparação do pó cerâmico.
  2. Prensagem das matérias-primas: as matérias-primas são prensadas até atingirem a forma e a densidade desejadas.
  3. Processamento de sinterização: As cerâmicas ZTA são sinterizadas por prensagem a quente, prensagem isostática a quente, sinterização contínua por prensagem a quente e outros métodos.

Resumo

Em comparação com outros materiais, as cerâmicas ZTA são cada vez mais utilizadas numa variedade de ambientes de produção industrial devido à sua versatilidade e desempenho superior. Espera-se que a popularidade da cerâmica ZTA na indústria aumente à medida que a procura de peças cerâmicas de alta qualidade continua a crescer.