Tilpasset zirkoniumoxid-uregulær plade, hvid isolator, ZrO2 keramisk plade med huller

Zirkonia-keramiske formstøbte plader henviser til præcisionskeramiske komponenter med uregelmæssige former (ikke-standardiserede runde eller firkantede dele), fremstillet ved presning og sintring af zirkonia (ZrO2)-pulver. De spiller en afgørende rolle i moderne industri og udgør den centrale grundlæggende komponent i mange højteknologiske produkter.

Ydelse

• Mekaniske egenskaber

Høj styrke og slagstyrke: Zirkonia (ZrO2) har bøjningsstyrke (800–1200 MPa) og brudtoughed (5–10 MPa·m¹⁄²), der langt overgår almindelige kermiske materialer, hvilket gør det egnet til komplekse belastningsstrukturer.

Slidstærk: Dens høje hårdhed (Mohs-hårdhed 8,5–9) gør den velegnet til miljøer med høj friktion, såsom lejer, tætninger osv.

Stødbestandighed: I forhold til traditionel keramik kan zirkonias faseomdannelsforstærkningsmekanisme absorbere støduddannelsesenergi og reducere sprødhed.

• Varmeegenskaber

Højtemperaturbestandighed: Med en smeltepunkt på op til 2700 ℃ er den velegnet til højtemperaturmiljøer såsom flymotordele.

Lav termisk ledningsevne (2–3 W/m·K), velegnet til isolations- eller termiske styringsapplikationer.

Termisk chokbestandighed: Den lave termiske udligningskoefficient (~10×10⁻⁶/℃) gør det muligt at klare hurtige temperaturændringer.

• Elektriske egenskaber

Delvist dopet zirkonia (f.eks. Y₂O₃–ZrO₂) kan udvise ionledningsevne og anvendes i faststofbatterier eller sensorer. Den er en fremragende elektrisk isolator ved stuetemperatur med høj resistivitet og høj dielektrisk konstant. Ved høje temperaturer udviser den imidlertid ionledningsevne og er det centrale materiale til fremstilling af iltsensorer.

• Kemiske og biologiske egenskaber

De kemiske egenskaber er yderst stabile, modstandsdygtige over for stærk syre- og alkalikorrosion og har fysiologisk inaktivitet. Det er ikke-toksisk og uskadeligt, og langvarig implantation i kroppen vil ikke fremkalde afstødning.

Kernestyrker

• Ekstremt høj slidstyrke: Med høj hårdhed og lav friktionskoefficient er slidmængden ekstremt lav, når det anvendes som en mekanisk bevægelig komponent, hvilket betydeligt kan forlænge levetiden.
• Ikke-magnetisk og isolerende: kan anvendes i præcisionselektronik og omgivelser med stærke magnetfelter, i modsætning til metaldele, der forårsager interferens, og kan tåle høje spændinger.
• God biokompatibilitet: Dette er det eneste keramiske materiale, der har en farve tæt på naturlige tænder og ikke irriterer menneskekroppen, hvilket gør det meget velegnet til mundrehabilitering.
• Høj grad af designfrihed: Uregelmæssige dele kan formes til komplekse krumme overflader, huller eller tyndvæggede strukturer via injektionsformning eller tørpresning, hvilket opfylder behovet for personlig tilpasning eller præcisionspasning.

Anvendelsesområde

Anvendelsen af zirkoniumoxidkeramiske formplader omfatter flere high-end-områder:

• Elektronik og kommunikation: Keramiske sleeves anvendes til fremstilling af fiberoptiske forbindelsesstumper, bagsider til smartphones, dæksler til fingeraftryksgenkendelsesmoduler samt præcisionsisolationskomponenter til udstyr til fremstilling af chips.
• Biomedicinsk: Bruges primært til mundlæge-restitution, f.eks. tandproteser i fuld keramik og implantatabutmenter. Dets æstetik og biokompatibilitet gør det til et ideelt alternativ til metalporcelænntænder.
• Tekstil og maskineri: Anvendes til fremstilling af trådhjul, skæreblade, vandhanens ventilkerner osv. Ved at udnytte dets slidstærke og glatte egenskaber kan det løse problemet med, at metaldele sliter på tråde eller rustner.
• Bil- og kemisk industri: Bruger dens højtemperaturledningsevne som substrat til iltfølere til detektering af udstødning fra biler; udnytter dens korrosionsbestandighed til at fremstille tætningsringe og akselhylser til kemiske pumper.
• Optik og luksusvarer: bruges til fremstilling af fiberoptiske stik, præcisionspoleringsfiksturer samt urekasser og -armbånd på grund af deres glatte og varme udseende, der aldrig slidtes op.

I alt erstatter zirkoniumoxidkeramiske formplader kontinuerligt traditionelle materialer inden for området af højtydende præcisionskomponenter på grund af deres "metalagtige holdbarhed, keramisk hårdhed og plastiklignende korrosionsbestandighed".

Anvendelse

• Præcisionsmaskinfremstilling (f.eks. trådhjul, skæreværktøjer)

I tekstil- eller trådskæremaskiner er højthastighedsbevægelige metaltråde udsat for slid og beskadigelse af metaldele. Ved brug af zirkonia-trådhjul modstår deres ekstremt høje hårdhed (anden kun efter diamant) effektivt trådslid, og deres glatte overflade undgår også ridser på trådene. Deres elektriske isolering løser problemet med elektrolytisk korrosion i trådskæremaskiner og opnår flere fordele på én gang.

• Ekstreme kemiske miljøer (f.eks. pumpepakninger)

I kemipumper, der transporterer stærke syrer, fungerer den som tætningskomponenten mellem den bevægelige og den faste ring. Metal vil blive hurtigt korroderet her, og zirkonias næsten fuldstændige kemiske inaktivitet gør den til den stærkeste forsvarslinje for at isolere ætsende medier fra motorer. Kombineret med dens selvsmørende egenskaber kan den køre tørt i kort tid, selv uden væskebaseret smøring, hvilket forhindrer udstyret i at brænde ud.

Højtemperaturmålingsmiljø (f.eks. bilers iltfølere)

I udstødningsrøret på en bilmotor er det den centrale komponent i sensoren. Den kan klare temperaturpåvirkninger fra stuetemperatur til næsten tusind grader, samtidig med at den modstår kemisk korrosion fra udstødningsgasserne.

Tekniske specifikationer