Циркониевая (ZrO₂) керамика

Цирконий (ZrO₂), также известный как керамика на основе оксида циркония, является одной из самых передовых технических керамик на сегодняшний день. Обладая выдающейся механической прочностью, вязкостью разрушения, износостойкостью и химической стабильностью, циркониевый материал стал незаменимым в высокотехнологичных отраслях промышленности. Известная как "керамическая сталь", циркониевая керамика сочетает в себе твердость технической керамики с механической надежностью, превосходящей большинство оксидных керамик.

Компания Great Ceramic специализируется на прецизионной обработке и изготовлении на заказ компонентов из циркониевой керамики, обеспечивая эффективные решения для таких отраслей, как электроника, аэрокосмическая промышленность, химическое машиностроение, автомобилестроение и медицинское оборудование. Наши передовые возможности обработки, строгий контроль качества и инженерный опыт позволяют нам предоставлять лучшую циркониевую керамику, соответствующую спецификациям заказчика.

Если вы ищете свойства циркониевого керамического материала, высокоточные керамические трубки из циркония ZrO₂ или изготовленные на заказ детали из черной циркониевой керамики, компания Great Ceramic является надежным партнером в производстве передовой керамики.

Перейти к

Преимущества | Приложения | Градации материала | Свойства | Случаи | Обработка | Вопросы и ответы | Связанные

Цирконий-керамические детали-керамическая обработка-Грейт Керамик

Преимущества циркониевой керамики

Керамика на основе диоксида циркония обладает убедительным сочетанием характеристик, которые делают ее лучше многих других материалов:

  • Высокая вязкость разрушения: Цирконий обладает вязкостью разрушения до 10 МПа-м½, что значительно превосходит показатели алюмооксидной керамики. Это делает диоксид циркония предпочтительным материалом в тех случаях, когда устойчивость к растрескиванию имеет решающее значение.

  • Высокая твердость: Цирконий имеет твердость по Виккерсу около 1200 HV, что делает его пригодным для применения в областях, требующих высокой износостойкости.

  • Прочность на изгиб: При уровне прочности до 1500 МПа циркониевая керамика прочнее многих технических сталей.

  • Циркониевая керамика Максимальная температура: Надежно работает до 1000°C при длительной эксплуатации и может выдерживать кратковременное воздействие даже более высоких температур.

  • Отличная коррозионная стойкость: Цирконий устойчив к кислотам, щелочам и расплавленным металлам, что обеспечивает долговечность в химически агрессивных средах.

  • Фазовые превращения Упрочнение: Структура диоксида циркония претерпевает фазовые превращения под действием напряжения, что препятствует распространению трещин и повышает прочность.

  • Низкая теплопроводность: Цирконий обладает одной из самых низких теплопроводностей среди керамики, что делает его отличным теплоизолятором.

Двуокись циркония широко используется в самых сложных отраслях, от керамических ножей из циркония до аэрокосмических компонентов. Уникальный баланс прочности, долговечности и гибкости обработки делает его превосходным во многих случаях при сравнении циркония с керамическими альтернативами.

Циркониевый материал обладает высокой устойчивостью к коррозии под воздействием кислот, щелочей и органических растворителей, обеспечивая долговечность в жестких химических средах.

Медицинская керамика из диоксида циркония биологически инертна, что делает ее идеальным материалом для зубных и медицинских имплантатов, не вызывая аллергических реакций или неблагоприятных реакций тканей.

Компания Great Ceramic усиливает эти неотъемлемые преимущества с помощью наших запатентованных технологий обработки, обеспечивая лучшую циркониевую керамику с неизменными характеристиками и надежностью.

Промышленное применение циркониевой керамики

Благодаря своим универсальным свойствам циркониевая керамика нашла широкое применение во многих отраслях промышленности:

Для чего используется диоксид циркония в медицине? Это материал для изготовления зубных протезов, включая коронки, мосты и имплантаты. По внешнему виду, биосовместимости и прочности он превосходит традиционные фарфорово-металлические альтернативы. Компания Great Ceramic производит компоненты медицинского класса, которые отвечают строгим нормативным требованиям для хирургических инструментов, ортопедических имплантатов и протезов.

В промышленности циркониевая керамика используется в износостойких компонентах, режущих инструментах, подшипниках, уплотнениях насосов и седлах клапанов. Их устойчивость к истиранию и коррозии значительно продлевает срок службы компонентов в сложных условиях эксплуатации. Мы поставляем на заводы по производству труб из циркониевой керамики прецизионные компоненты для погрузочно-разгрузочных и технологических операций.

Керамика на основе оксида циркония, обладающая ионной проводимостью кислорода, делает ее ценным материалом для кислородных датчиков, топливных элементов и аккумуляторных технологий. Его электрические свойства в сочетании с высокой термостойкостью позволяют применять его в твердооксидных топливных элементах (SOFC) и различных электронных компонентах.

От наборов ножей с керамическим цирконием, которые сохраняют остроту кромки дольше, чем стальные альтернативы, до прецизионных часов и ювелирных изделий - керамический материал циркония улучшает эксплуатационные характеристики и эстетику изделий. Наши ножи из керамического циркония обеспечивают исключительную остроту и устойчивость к коррозии без металлического привкуса.

Теплоизоляционные свойства циркониевого материала делают его идеальным для нанесения термобарьерных покрытий на лопатки турбин, а его твердость и прочность хорошо подходят для защитных компонентов и специализированных датчиков.

Применение передовой керамики в автомобилестроении
Применение передовой керамики в промышленном оборудовании
Применение передовой керамики в общем производстве
Применение усовершенствованной керамики в химической промышленности, производстве пластмасс и резины
Передовые керамические компоненты для аэрокосмической промышленности
Применение передовой керамики в полупроводниковой и электронной промышленности
техническая керамика, используемая в медицинских приборах
Применение передовой керамики в нефтегазовой промышленности

Доступные марки циркониевого материала

Компания Great Ceramic предлагает различные материалы из диоксида циркония, каждый из которых разработан с учетом различных эксплуатационных требований:

Иттрий-стабилизированная циркониевая керамика (Y-PSZ)

Циркониевая керамика с иттрийной стабилизацией (Y-PSZ) - это класс высокоэффективных керамических материалов, в которых иттрий (Y₂O₃) используется в качестве стабилизатора для частичной стабилизации тетрагональной кристаллической структуры. Они также являются наиболее распространенной циркониевой керамикой. Легирование иттрием эффективно решает проблему растрескивания при фазовых превращениях, которое происходит в чистом цирконии при высоких температурах, что приводит к превосходным механическим свойствам и долгосрочной стабильности.

Основные характеристики

  • Высокая прочность и вязкость: Y-TZP демонстрирует исключительно высокую прочность на изгиб (обычно 900-1200 МПа) и вязкость разрушения (6-10 МПа-м½) среди современных керамик, что делает его одной из наиболее близких к металлу структурных керамик.
  • Механизм упрочнения фазовыми превращениями: Под действием внешних сил часть тетрагональной фазы может превращаться в моноклинную, что приводит к эффекту упрочнения фазового превращения, значительно повышающему вязкость разрушения и сопротивление росту трещин.
  • Отличная износостойкость: Обладая твердостью по шкале Мооса, близкой к 9, он демонстрирует отличную износостойкость, что делает его пригодным для длительного трения и высокоточных износостойких компонентов.
  • Хорошая биосовместимость: Благодаря своей химической инертности и нетоксичности он широко используется в биомедицинских целях, например, для изготовления стоматологических и ортопедических имплантатов.
  • Отличная коррозионная стойкость и химическая стабильность: Он устойчив к воздействию кислот, щелочей и солевых растворов, что позволяет использовать его в агрессивных средах.
  • Отличные тепловые свойства: Низкая теплопроводность (около 2-3 Вт/м-К) обеспечивает отличные теплоизоляционные свойства; коэффициент линейного расширения близок к коэффициенту стали, что облегчает соединение металла с керамикой.

Основные приложения

  • Медицина: Реставрация зубов (цельнокерамические коронки и мосты), замена тазобедренных и коленных суставов и т.д.
  • Машиностроение: Износостойкие подшипники, уплотнительные кольца, режущие инструменты, клапаны и компоненты насосов.
  • Электроника и энергетика: Электролиты для твердооксидных топливных элементов (SOFC), датчики кислорода и т.д.
  • Аэрокосмическая промышленность: Высокотемпературные структурные компоненты и теплоизоляционные материалы.

Производство и обработка

Циркониевая керамика, стабилизированная иттрием, обычно изготавливается из наноразмерного порошка циркония, допированного иттрием в количестве 3-8 моль%. Они производятся методом изостатического прессования или литья под давлением с последующим высокотемпературным спеканием для получения плотной микроструктуры. Чтобы удовлетворить требования к точности деталей, часто требуется высокоточная обработка, такая как алмазное шлифование, ультразвуковая обработка или лазерная резка.

Магнезиально-стабилизированная циркониевая керамика (Mg-PSZ)

Магнезиально-стабилизированная циркониевая керамика (MgO-PSZ) - это частично стабилизированный диоксид циркония (PSZ), стабилизированный оксидом магния (MgO). Они сочетают в себе высокую прочность и вязкость диоксида циркония с упрочнением за счет фазовых превращений, что приводит к превосходной трещиностойкости и износостойкости, делая их ключевым материалом для конструкционной керамики.

Основные характеристики

  • Высокая прочность и вязкость: Mg-PSZ обладает высокой прочностью на изгиб (достигающей 600-800 МПа) и вязкостью разрушения (обычно 6-8 МПа-м½), значительно превосходящей обычную керамику.
  • Упрочнение за счет фазовых превращений: Благодаря вызванному напряжением фазовому превращению из частично стабилизированной тетрагональной в моноклинную фазу, MgO-PSZ эффективно препятствует распространению трещин и повышает трещиностойкость.
  • Отличная износостойкость: Имея твердость по шкале Мооса около 8-9, Mg-PSZ обладает высокой износостойкостью, что делает его пригодным для длительного трения или работы в условиях высоких нагрузок.
  • Устойчивость к высоким температурам: MgO-PSZ сохраняет структурную стабильность при высоких температурах, диапазон рабочих температур составляет 1000-1200°C.
  • Отличная коррозионная стойкость: Устойчив к большинству кислотных и щелочных сред, подходит для работы в коррозионных средах, таких как химическая и металлургическая промышленность.
  • Тепловые свойства: Низкая теплопроводность, умеренный коэффициент теплового расширения и определенная степень устойчивости к тепловому удару.

Основные приложения

  • Промышленные износостойкие компоненты: Шаровые краны, уплотнительные кольца, компоненты насосов и клапанов, а также износостойкие футеровки.
  • Резка и инструменты: Режущие инструменты, формовочные штампы и насадки.
  • Металлургия и энергетика: высокотемпературные тигли, форсунки для непрерывной разливки расплавленной стали и огнеупоры.
  • Инженерные конструкционные компоненты: Высокопрочные подшипники, втулки и ударные компоненты.

Технология производства и обработки

В качестве материала для Mg-PSZ используется порошок оксида циркония высокой чистоты, легированный оксидом магния в количестве примерно 8-10 масс%. Плотная микроструктура достигается путем изостатического прессования и высокотемпературного спекания. Наличие стабильной кубической и частично трансформируемой тетрагональной фаз в зернах способствует высокой прочности. Из-за чрезвычайно высокой твердости обработка обычно требует прецизионного шлифования алмазным кругом или лазерной обработки.

Циркониевая керамика с алюмооксидным упрочнением (ZTA)

Циркониево-упрочненный глинозем (ZTA) - это композитный керамический материал, состоящий из матрицы с высоким содержанием глинозема (Al₂O₃), легированной определенной долей частиц оксида циркония (ZrO₂). Добавление оксида циркония значительно повышает вязкость разрушения и трещиностойкость ZTA, что делает его отличным выбором для применений, требующих высокой прочности, износостойкости и коррозионной стойкости.

Основные характеристики

  • Повышенная вязкость разрушения: Частицы ZTA подвергаются фазовому превращению под действием напряжения во время распространения трещины через механизм упрочнения фазового превращения, что препятствует росту трещины и значительно повышает вязкость разрушения по сравнению с чисто алюмооксидной керамикой.
  • Превосходная прочность и твердость: Сочетая высокую твердость глинозема (твердость по Моосу около 9) с высокой прочностью оксида циркония, ZTA достигает прочности на изгиб 500-800 МПа.
  • Отличная износостойкость: Композитная структура обеспечивает превосходную износостойкость, что позволяет широко использовать ее в промышленных компонентах, подверженных сильному износу.
  • Отличная коррозионная стойкость: Стабильна в большинстве кислотных и щелочных сред, подходит для работы в жестких условиях, например, в химической и металлургической промышленности.
  • Сбалансированные термические свойства: По сравнению с чистым глиноземом ZTA обладает повышенной устойчивостью к тепловым ударам и коэффициентом теплового расширения, близким к металлическому, что облегчает соединение металла с керамикой.

Типовые применения

  • Механика и машиностроение: Подшипники, клапаны, уплотнения, компоненты насосов
  • Износостойкие компоненты: Шаровые мельницы, мелющие среды, режущие инструменты
  • Электроника и электротехника: изоляторы, подложки, высокопрочные изоляционные детали
  • Медицинские изделия: Искусственные суставы, зубные протезы
  • Металлургия и химическое машиностроение: Высокотемпературные тигли, сопла, износостойкие футеровки

Производство и обработка

ZTA производится путем равномерного смешивания глиноземного порошка с определенной долей порошка оксида циркония (обычно 10-20%), сухого прессования, изостатического прессования или литья под давлением, а затем спекания при высоких температурах. Полученная микроструктура демонстрирует равномерное распределение частиц оксида циркония в глиноземной матрице, что приводит к повышению твердости поверхности. Из-за высокой твердости для обеспечения точности обработки обычно требуются алмазные инструменты или лазерная обработка.

Алюмооксидная циркониевая керамика (ATZ)

Упрочненная алюминием циркониевая керамика (ATZ) - это композитная керамика, состоящая из матрицы оксида циркония (ZrO₂), легированной определенной долей частиц глинозема (Al₂O₃). В отличие от ZTA (циркониевого упрочненного глинозема), ATZ состоит в основном из оксида циркония. Добавление небольшого количества глинозема дополнительно повышает его прочность, твердость и износостойкость, сохраняя при этом хорошую вязкость разрушения.

Основные характеристики

  • Повышенная прочность и жесткость: Опираясь на высокую прочность и механизм упрочнения фазовых превращений диоксида циркония Y-TZP, добавление частиц глинозема еще больше повышает микроструктурную стабильность материала, в результате чего прочность на изгиб достигает 1000-1400 МПа, а вязкость разрушения - 7-10 МПа-м½.
  • Превосходная износостойкость и твердость: Высокая твердость глинозема (твердость по Моосу около 9) придает ATZ исключительную износостойкость, значительно превосходящую износостойкость чистого Y-TZP.
  • Превосходные тепловые свойства: Добавление глинозема снижает коэффициент теплового расширения материала, повышает термостабильность и устойчивость к тепловым ударам. Его можно использовать при температурах до 1500°C.
  • Отличная химическая устойчивость: Он остается химически инертным к кислотам, щелочам и большинству агрессивных сред, что делает его пригодным для применения в сложных условиях.
  • Подходит для прецизионных применений: Высокая прочность и износостойкость позволяют широко использовать его в прецизионных компонентах, требующих высокой надежности и длительного срока службы.

Типовые применения

  • Медицина: биокерамические материалы, такие как зубные имплантаты, зубные протезы и тазобедренные суставы.
  • Механика и машиностроение: Высокопрочные подшипники, уплотнения, компоненты насосов и клапанов, а также режущие инструменты.
  • Электроника и энергетика: высокопрочные изоляторы и компоненты твердооксидных топливных элементов.
  • Аэрокосмическая промышленность: Износостойкие сопла и высокотемпературные конструктивные детали.

Производство и обработка

ATZ обычно изготавливается из высокочистой порошковой матрицы Y-TZP с добавлением небольшого количества (обычно 10-20 масс%) глинозема. Материал формируется методом изостатического прессования, литья под давлением или ленточного литья с последующим высокотемпературным спеканием. В спеченной микроструктуре глинозем равномерно диспергирован в циркониевой матрице, укрепляя границы зерен и повышая износостойкость. Из-за высокой твердости и прочности для обработки требуется алмазная шлифовка, ультразвуковая обработка или лазерная прецизионная резка.

Свойства циркония

Компания Great Ceramic предлагает клиентам на выбор различные материалы из циркониевой керамики. Приведенные ниже значения являются типичными свойствами материала и могут варьироваться в зависимости от конфигурации изделия и производственного процесса. Для получения более подробной информации, пожалуйста, обращайтесь связаться с нами.

Механические свойства

Свойства Единица Y-PSZ Mg-PSZ ZTA
Цвет -- Белый Желтый Белый
Плотность г/см³ 6.05 5.7 4.1~4.38
Твердость ГПа 12.5 11.8 15
Прочность на сжатие МПа 2100 1750 2350
Прочность на изгиб МПа 850 900 700
Вязкость разрушения МПа・м1/2 4~5 ＞7.0 3.5
Модуль упругости ГПа 200 200 310
Соотношение пуассонов -- 0.3 0.3 0.26

Тепловые свойства

Свойства Единица Y-PSZ Mg-PSZ ZTA
Максимальная температура использования ℃ (без нагрузки) 1000 1000 1500
Теплопроводность при 25°C Вт/(м・К) 2 2.2 20
Тепловое расширение a при 20-400°C 1 x 10-6/°C 10 10.2 8
Удельная теплота Дж/(кг・К) 460 400 720
Устойчивость к тепловому удару ℃ (положить в воду) 300 350 300

Электрические свойства

Свойства Единица Y-PSZ Mg-PSZ ZTA
Диэлектрическая постоянная 1 МГц 30 28 10.2
Диэлектрическая прочность (6,35 мм) акВ/мм 9 9.4 9
Диэлектрические потери 1 МГц 16 x 10-4 10 x 10-4 20 x 10-4
Объемное удельное сопротивление при 25°C Ω・cm ＞1013 ＞1012 ＞1014
Объемное удельное сопротивление при 500°C Ω・cm ＞103 ＞103 ＞104

Области применения циркониевой керамики

Керамика из оксида циркония (ZrO₂) компании Great Ceramic известна своей исключительной высокой прочностью, отличной вязкостью разрушения, хорошей износостойкостью и химической стабильностью. Они широко используются в отраслях, где требуются самые высокие механические свойства и долговечность. По сравнению с другими конструкционными керамиками, циркониевая керамика обладает практически металлической вязкостью и уникальным механизмом упрочнения за счет фазовых превращений, что делает ее передовым керамическим материалом, сочетающим в себе твердость и надежность.

Основные области применения циркониевой керамики:

  • Трубки и стержни из диоксида циркония (стандартные и нестандартные размеры)
  • Уплотнения, клапаны и компоненты насосов из циркониевой керамики
  • Подложки и пластины из циркониевой керамики
  • Циркониевые подшипники и втулки
  • Режущие инструменты и ножи из диоксида циркония
  • Изготовленные на заказ структуры из диоксида циркония для высокотехнологичных отраслей промышленности
Керамические насадки из нитрида бора
Керамические гильзы из оксида магния, стабилизированного диоксидом циркония
Лазерная резка подложки из нитрида алюминия
Керамические стержни из оксида циркония для ваших промышленных нужд
Нож из циркониевой керамики
Керамическая проставка из нитрида алюминия
Поверхность металлизированной керамики
Получение и свойства керамики из циркониевого упрочненного глинозема (ZTA)

Обработка циркониевой керамики

Циркониевая керамика известна своей исключительной прочностью, высокой прочностью и замечательной износостойкостью, что делает ее одним из самых передовых керамических материалов для точного машиностроения. Компания Great Ceramic предоставляет комплексные возможности обработки циркониевой керамики, обеспечивая выдающиеся характеристики, долговечность и точность в соответствии с требованиями заказчика.

В процессе обработки мы используем алмазную шлифовку, прецизионное фрезерование и тонкую полировку для достижения микронных допусков и превосходной отделки поверхности. Благодаря этим возможностям детали из циркониевой керамики отвечают строгим требованиям к точности конструкции и эстетике, предъявляемым в таких отраслях, как медицинская, аэрокосмическая и передовая техника.

Обладая многолетним техническим опытом и современным оборудованием, компания Great Ceramic не только поставляет стандартные детали, но и специализируется на изготовлении на заказ сложных структурных компонентов, требующих высокой надежности и длительного срока службы.

Прецизионная обработка керамики с ЧПУ

Шлифование и фрезерование с ЧПУ

Фрезерные, токарные и шлифовальные работы с ЧПУ с допусками на уровне микронов.

Шлифовка и полировка керамики

Притирка и полировка

Полировка поверхностей для получения гладких поверхностей и поверхностей оптического качества.

Техническая керамическая лазерная резка

Лазерная резка керамики

Лазерное сверление и резка для сложных геометрических форм.

Сборки с керамической и металлической пайкой

Металлизация и сварка

Металлизация (Mo/Mn, W) для пайки керамики к металлу.

Часто задаваемые вопросы

Да, диоксид циркония - керамика-В частности, она классифицируется как продвинутая или техническая керамика. В отличие от традиционной керамики на основе глины, циркониевая керамика получают из диоксида циркония (ZrO2) с помощью сложных технологий обработки, которые обеспечивают превосходные механические и термические свойства.

Цирконий - это керамикано не металл. Хотя он содержит цирконий, который является металлическим элементом, в своей окисленной форме (ZrO2) он становится керамическим материалом со свойствами, заметно отличающимися от металлов, включая исключительную твердость, электроизоляцию и устойчивость к коррозии.

Не совсем. Хотя диоксид циркония является одним из видов керамикиНо не вся керамика является диоксидом циркония. Традиционная керамика, как правило, основана на силикатных материалах, в то время как циркониевая керамика представляет собой особый передовой керамический материал со значительно улучшенными свойствами, в частности, прочностью, вязкостью и термостойкостью.

Вопрос о диоксид циркония против керамики зависит от области применения. Для областей применения, требующих высокой прочности, вязкости разрушения и износостойкости, циркониевая керамика как правило, превосходит традиционную керамику. Однако для менее требовательных областей применения или там, где стоимость является основным фактором, традиционной керамики может быть достаточно.

Циркониевая керамика Имеет различные области применения, включая зубные протезы (коронки, мосты), режущие инструменты, износостойкие компоненты, кислородные датчики, топливные элементы, термобарьерные покрытия, точные приборы, керамические ножи из диоксида цирконияи различных промышленных компонентов, требующих высокой производительности в сложных условиях.

Да, диоксид циркония - это целая керамика-В основном состоит из диоксида циркония в различных кристаллических фазах (стабилизированных добавками, такими как иттрий), без металлических компонентов в своей основной форме. В некоторых композитах диоксид циркония может сочетаться с другими материалами, но в чистом виде циркониевая керамика это керамика 100%.

Великая керамика - Передовая керамика - Керамика на основе нитрида алюминия

Нитрид алюминия

Великая керамика - Передовая керамика - Керамика на основе нитрида кремния 2

Нитрид кремния

Эксперт по передовому производству керамики

Почему стоит выбрать Great Ceramic для изготовления материалов из диоксида циркония?

  • Персонализация: От стандартных циркониевых стержней и трубок до сложных компонентов.
  • Прецизионная обработка: Современная алмазная шлифовка обеспечивает микронную точность.
  • Экспертиза материалов: Десятилетний опыт в обработке циркониевой ZrO₂ керамики.
  • Обеспечение качества: Строгие протоколы проверки и тестирования.
  • Глобальный охват: Поставки клиентам в Европе, Северной Америке и Азии.

Когда речь идет о свойствах циркониевых материалов и индивидуальных решениях, Great Ceramic предлагает самую надежную циркониевую керамику на рынке.

Свяжитесь с нами Сегодня

Готовы воплотить в жизнь свои керамические проекты?
Обратитесь в компанию Great Ceramic, чтобы получить индивидуальные решения по обработке керамики, отвечающие самым высоким стандартам.