Mukautettu zirkonia-epäsäännöllinen levy, valkoinen eristin, ZrO2-keramiikkalevy rei'illä

Zirkonia-keramiikasta valmistettu muotoiltu levy viittaa tarkkuuskeramiikkakomponentteihin, joiden muoto on epäsäännöllinen (ei-standardi pyöreä tai neliömäinen kappale) ja jotka on valmistettu puristamalla ja sinteroimalla zirkoniaa (ZrO2) sisältävää jauhetta. Se on keskeisessä asemassa modernissa teollisuudessa ja toimii monien korkeateknologisten tuotteiden perustana.

Suorituskyky

• Mekaaniset ominaisuudet

Korkea lujuus ja sitkeys: Zirkonia (ZrO2) omaa taivutuslujuuden (800–1200 MPa) ja murtumissitkeyden (5–10 MPa·m¹⁄²), jotka ovat huomattavasti suurempia kuin tavallaisilla keramiikoilla, mikä tekee siitä soveltuvan monimutkaisten rasitusrakenteiden käyttöön.

Kulumisvastus: Sen korkea kovuus (Mohsin kovuusasteikolla 8,5–9) tekee siitä soveltuvan korkean kitkan ympäristöihin, kuten laakerit ja tiivistykset.

Iskunvastuskyky: Zirkonian faasimuutostoughening-mekanismi voi ottaa vastaan iskuenergiaa ja vähentää haurautta verrattuna perinteisiin keraamisiin.

• Lämpöominaisuudet

Korkean lämpötilan kestävyys: Sulamispiste jopa 2700 °C:n lämpötilassa tekee siitä soveltuvan korkean lämpötilan ympäristöihin, kuten lentokoneen moottoriosiin.

Alhainen lämmönjohtavuus (2–3 W/m·K), sopii eristys- tai lämmönhallintasovelluksiin.

Lämpöshokkikestävyys: Alhainen lämpölaajenemiskerroin (~10×10⁻⁶/°C) mahdollistaa nopeiden lämpötilamuutosten kestämisen.

• Sähköiset ominaisuudet

Osittain seostettu zirkonia (esim. Y₂O₃–ZrO₂) voi olla ionijohtava ja sitä voidaan käyttää kiinteän tilan akkuissa tai antureissa. Se on erinomainen sähköeriste huoneenlämmössä, jolla on korkea resistiivisyys ja korkea dielektrinen vakio. Korkeissa lämpötiloissa se kuitenkin osoittaa ionijohtavuutta ja on keskitärkein materiaali happiantureiden valmistukseen.

• Kemialliset ja biologiset ominaisuudet

Kemialliset ominaisuudet ovat erinomaisen vakaita, ne kestävät voimakkaita happoja ja emäksiä sekä ovat fysiologisesti inerttejä. Aine on myrkytön ja vaaratön, eikä sen pitkäaikainen implantoituminen kehoon aiheuta torjuntareaktioita.

Ytimetehdyys

• Erinomainen kulumisvastus: Korkean kovuuden ja alhaisen kitkakertoimen ansiosta mekaanisena liikkuvana komponenttina sen kulumamäärä on erinomaisen pieni, mikä voi merkittävästi pidentää käyttöikää.
• Ei-magneettinen ja eristävä: voidaan käyttää tarkkojen elektroniikkalaitteiden ja voimakkaiden magneettikenttien ympäristöissä, toisin kuin metallikomponentit, jotka aiheuttavat häiriöitä, ja kestää korkeita jännitteitä.
• Hyvä biokompatibilisuus: Tämä on ainoa keramiikka-aine, jonka väri on lähellä luonnollisia hampaita ja joka ei ärsytä ihmisen kehoa, mikä tekee siitä erinomaisen soveltuvan suun korjaushoitoihin.
• Korkea suunnitteluvapaus: Epäsäännöllisiä osia voidaan muovata monimutkaisiksi kaareviksi pintoiksi, rei’iksi tai ohutseinämäisiksi rakenteiksi puristusmuovauksella tai kuivapurskutuksella, mikä täyttää henkilökohtaistettuja tai tarkkoja sovitusvaatimuksia.

Sovellusalue

Zirkonia-keramiikkalevyjen käyttö on levinnyt useille korkeatasoisille aloille:

• Elektroniikka ja viestintä: Keramiikkasylinterit käytetään optisten kuituliittimien, älypuhelinten takakansioiden, sormenjälkitunnistusmoduulien peitteiden sekä piirilevyvalmistuslaitteiston tarkkojen eristyskomponenttien valmistukseen.
• Biolääketiede: Pääasiassa käytetään suun korjaamiseen, kuten hammasproteesien valmistukseen kokokeramiikkahampaiden ja implantaattien yhdistysosien muodossa. Sen esteettisyys ja biokompatibilisuus tekevät siitä ideaalin vaihtoehdon metalli- ja porseena-hampaille.
• Tekstiili- ja konealan sovellukset: Käytetään esimerkiksi langanpyörän, leikkuuterästen ja hananventtiilien ytimien valmistukseen. Sen kulumisvastaisia ja sileitä ominaisuuksia hyödyntämällä voidaan ratkaista metalliosien aiheuttamat ongelmat, kuten langan kuluminen tai ruostuminen.
• Autoteollisuus ja kemiateollisuus: käytetään korkean lämpötilan johtavuutensa ansiosta hapenanturin kantamateriaalina auton pakokaasujen mittaukseen; käytetään sen korroosionkestävyyden ansiosta tiivistysrenkaina ja akselikoteloina kemiallisissa pumppuissa.
• Optiikka ja luksustuotteet: käytetään optisten kuituliittimien, tarkkojen hiomajärjestelmien sekä kellokotelojen ja -rannekkeiden valmistamiseen niiden kiiltävän ja lämpimän ulkonäön vuoksi, joka ei koskaan kulua.

Yleisesti ottaen zirkonia-keramiikasta valmistettuja muovattuja levyjä käytetään yhä enemmän korvaamaan perinteisiä materiaaleja korkealuokkaisten tarkkuuskomponenttien alalla niiden "metallien sitkeyden, keraamien kovuuden ja muovien korroosionkestävyyden" ansiosta.

Käyttö

• Tarkkuuskoneiden valmistus (esim. langanpyörät, leikkurit)

Tekstiili- tai langanleikkuukoneissa korkealla nopeudella liikkuvat metallilangat kuluttavat helposti metallikomponentteja. Zirkonia-langankelat, joiden erinomainen kovuus (toiseksi suurin vain timantin jälkeen), torjuvat tehokkaasti langan kulumista, ja niiden sileä pinta estää myös langan naarmuuntumisen. Niiden sähköeristävyys ratkaisee elektrolyyttisen korroosion ongelman langanleikkuukoneissa, mikä tuottaa useita etuja yhdellä iskulla.

• Erittäin kemiallisesti vaativat ympäristöt (esim. pumpun tiivistykset)

Kemiallisissa pumppuissa, jotka kuljettavat voimakkaita happoja, zirkonia toimii liikkuvan ja paikallaan olevan renkaan välisenä tiivistyselementtinä. Metalli kuluu tässä nopeasti, mutta zirkonian lähes täydellinen kemiallinen inerttisuus tekee siitä vahvimman puolustuslinjan, joka erottaa syövyttävän aineen moottorista. Sen itsevoiteluominaisuuksien ansiosta se voi toimia kuivana lyhyen aikaa jopa ilman nestemäistä voitelua, mikä estää laitteen palamisen.

Korkealämpötilainen tunnistusympäristö (esim. auton hapettimen anturit)

Autojen moottorin pakoputkessa se on anturin ydinkomponentti. Se kestää korkean lämpötilan vaikutuksia huoneenlämmöstä lähes tuhanteen asteikkoon, samalla kun se vastustaa pakokaasujen kemiallista korroosiota.

Tekniset tiedot