Caractéristiques de performance
- Haute ténacité (résistance à la rupture)
- Mécanisme : Cette caractéristique est la plus marquante de la zircone, découlant de son mécanisme de « durcissement par transition de phase ». Sous contrainte, les grains de zircone subissent une transformation de phase (de la phase tétragonale à la phase monoclinique), accompagnée d'une légère expansion volumique, générant ainsi une contrainte de compression au niveau de la pointe de fissure et empêchant efficacement la propagation de la fissure.
- Performance : Sa ténacité à la rupture est nettement supérieure à celle des céramiques traditionnelles à base d'alumine, et même comparable à certains métaux, ce qui permet de pallier efficacement la fragilité inhérente aux céramiques.
- Haute résistance et grande dureté
- Performance : La zircone possède une très haute résistance en flexion et une dureté Vickers élevée, ce qui lui permet de supporter des charges importantes et de résister à des forces extérieures telles que l'indentation et les rayures, offrant ainsi une excellente résistance à l'usure.
- Résistance exceptionnelle à l'usure
- Performance : Alliant une grande dureté et une bonne ténacité, les pièces en zircone présentent une durée de vie extrêmement longue dans des conditions de frottement et d'usure, ce qui en fait un matériau idéal pour les composants résistants à l'usure.
- Faible conductivité thermique et excellente stabilité à haute température
- Performance : La zircone est un excellent matériau isolant avec une conductivité thermique extrêmement faible. Par ailleurs, elle peut conserver sa résistance et sa stabilité dimensionnelle même à haute température (généralement supérieure à 1100 ℃).
- Excellente stabilité chimique et biocompatibilité
- Performance : Excellente résistance à la corrosion face à la plupart des acides, des bases et des métaux fondus. La zircone (comme le Y-TZP) ayant subi une certification stricte en matière de biosécurité est non toxique, non irritante et non allergisante pour les tissus humains, et est reconnue comme un matériau biologiquement inerte.
- Coefficient de dilatation thermique unique
- Performance : Son coefficient de dilatation thermique est relativement proche de celui des métaux, ce qui lui confère une meilleure compatibilité thermique lorsqu'il est utilisé en association avec des composants métalliques, réduisant ainsi les problèmes de fissuration dus à une dilatation et contraction thermiques inégales.
Avantages
- Remplacer le métal par de la céramique : Dans les applications résistantes à l'usure et à la corrosion, il peut remplacer l'acier allié haut de gamme, l'acier au tungstène, etc., avec une durée de vie plus longue et sans besoin de lubrification, permettant un fonctionnement sans huile.
- Remplacer le plastique par de la céramique : Dans les situations nécessitant une haute précision, une grande stabilité et une résistance à la corrosion chimique, il remplace les plastiques techniques spéciaux avec des performances supérieures.
- Remplacer l'aluminium par de la céramique : Dans le domaine de la biomédecine, remplaçant les céramiques d'alumine traditionnelles, il présente une résistance et une ténacité plus élevées, et les produits peuvent être fabriqués plus fins et plus élaborés.
- Léger : Bien que sa densité (environ 6,0 g/cm 3 - Je suis désolé. ) est supérieure à celle de l'aluminium mais nettement inférieure à celle de l'acier, elle présente des avantages pour les équipements haut de gamme nécessitant une réduction de poids.
- Concevabilité des performances : en ajustant la formule (comme la stabilisation au yttrium, la stabilisation au cérium) et le procédé de frittage, sa ténacité, sa résistance ou sa conductivité thermique peuvent être optimisées de manière ciblée afin de répondre à des exigences d'application spécifiques.
Application
- Fabrication industrielle et automatisation
- Billes et rouleaux de précision pour roulements : profitant de leur grande dureté, de leur résistance à l'usure, de leur résistance à la corrosion, de leur isolation électrique et de leur caractère non magnétique, ils sont utilisés dans les broches à grande vitesse, les instruments de précision, les équipements pour semi-conducteurs, etc.
- Joint d'étanchéité mécanique : utilisé dans les pompes chimiques, les pompes à eau automobiles, etc., il est résistant à la corrosion, à l'usure, et possède une durée de vie largement supérieure à celle du carbure de tungstène et du graphite.
- Outils de coupe : les lames en céramique de zircone peuvent être utilisées pour l'usinage de précision à grande vitesse.
- Guide textile et en fibre optique : extrêmement lisse et résistant à l'usure, n'abîme pas les matériaux de fibre coûteux.
- Plaque de revêtement et manchon d'arbre résistants à l'usure : assurent une protection durable dans des conditions de travail difficiles.
- Médical et sciences de la vie (domaines principaux)
- Restauration dentaire : couronnes, bridges, attaches d'implants, etc. Très populaire en raison de sa grande résistance et de son excellent effet esthétique (couleur et transparence proches de celles des dents naturelles).
- Instruments chirurgicaux : ciseaux en céramique, lames, forets osseux, etc., caractérisés par une grande dureté, une bonne biocompatibilité et la possibilité d'être désinfectés à répétition.
- Implants orthopédiques : en tant que matériau de remplacement pour les articulations de hanche, les têtes fémorales et d'autres articulations, leur résistance à l'usure est des dizaines de fois supérieure à celle du polyéthylène ultra-haut poids moléculaire, ce qui peut grandement prolonger la durée de vie des implants.
- Électronique et semi-conducteurs
- Les inserts et douilles en fibre optique exigent une précision de traitement extrêmement élevée, un faible coefficient de friction et une stabilité dimensionnelle à long terme, le zirconium étant le matériau privilégié.
- Les composants pour procédés semiconducteurs, tels que les bagues porteuses de wafers, les fixations, les garnitures de pompes, etc., résistent à l'érosion par plasma et offrent une grande propreté.
- Substrat et boîtier du capteur : protègent les composants internes de précision contre l'érosion environnementale.
- Nouvelles énergies et automobiles
- Séparateur de pile à combustible : exploitant sa conductivité ionique et sa stabilité dans des atmosphères oxydantes/réductrices, il constitue le composant central des piles à combustible à oxyde solide.
- Capteurs automobiles, tels que les capteurs d'oxygène, utilisant leur conductivité et leur stabilité à haute température pour détecter la teneur en oxygène des gaz d'échappement.
- Électronique grand public et articles de première nécessité
- Composants esthétiques des dispositifs portables intelligents, tels que les boîtiers de montres connectées et les plaques arrière de téléphones, offrant une texture chaleureuse, une forte brillance et une excellente résistance aux rayures.
- Outils de coupe : couteaux à fruits en céramique, couteaux de cuisine, tranchants et durables, sans rouille et inodores.
Spécifications techniques
EN
