Individualizuota cirkonio dioksido neteisingos formos plokštė, balta izoliacinė ZrO2 keraminė plokštė su skylėmis

Cirkonio keraminės formos lakštinės detalės – tai tikslūs keraminiai komponentai neteisingos formos (ne standartinės apvalios ar stačiakampės detalės), pagaminti presuojant ir kaitinant cirkonio dioksidinį (ZrO2) miltelių mišinį. Jos vaidina svarbų vaidmenį šiuolaikinėje pramonėje ir yra daugelio aukštos technologijos produktų pagrindinės sudedamosios dalys.

Veikimas

• Mechaninės savybės

Didelė stiprybė ir kietumas: cirkonis (ZrO2) turi lenkimo stiprumą (800–1200 MPa) ir lūžio kietumą (5–10 MPa·m¹⁄²), kurie žymiai viršija įprastų keramikos medžiagų rodiklius, todėl jis tinkamas sudėtingoms apkrovos struktūroms.

Atsparumas dilimui: jo didelis kietumas (Maho kietumas 8,5–9) daro jį tinkamą aukšto trinties aplinkai, pvz., guoliams, sandarinimo elementams ir kt.

Smūgio atsparumas: Palyginti su tradicinėmis keraminėmis medžiagomis, cirkonio dioksido fazės transformacijos kietinimo mechanizmas gali sugerti smūgio energiją ir sumažinti trapumą.

• Termalios savybės

Aukštos temperatūros atsparumas: Lydymosi temperatūra siekia iki 2700 ℃, todėl ji tinka aukštos temperatūros aplinkai, pvz., lėktuvų variklių komponentams.

Žema šilumos laidumas (2–3 W/m·K), todėl tinkama izoliacinėms ar šilumos valdymo programoms.

Šiluminio smūgio atsparumas: Žemas šiluminio plėtimosi koeficientas (~10×10⁻⁶/℃) leidžia jai atlaikyti stačius temperatūros pokyčius.

• Elektriniai savybės

Dalinai dopuotas cirkonio dioksidas (pvz., Y₂O₃–ZrO₂) gali parodyti jonų laidumą ir būti naudojamas kietųjų elementų baterijose ar jutikliuose. Kambario temperatūroje tai puikus elektros izoliatorius – turi didelę varžą ir didelį dielektrinį skaičių. Tačiau aukštoje temperatūroje jis parodo jonų laidumą ir yra pagrindinė medžiaga deguonies jutikliams gaminti.

• Cheminės ir biologinės savybės

Cheminės savybės yra itin stabilios, atsparios stipriems rūgščių ir šarmų poveikiams, taip pat fiziologiškai inertinės. Ji netoksiška ir nekenksminga, ilgalaikis įkūnijimas organizme nekelia atmetimo reakcijų.

Pagrindinės stiprybės

• Itin aukšta dilimo atsparumas: dėl didelės kietumo ir žemo trinties koeficiento kaip mechaninė judama detalė ji išsitrina labai mažai, todėl reikšmingai padidėja tarnavimo laikas.
• Nemagnetinė ir izoliuota: gali būti naudojama tikslinėje elektronikoje ir stiprių magnetinių laukų aplinkoje, skirtingai nuo metalinių detalių, kurios sukelia triukšmą, taip pat gali atlaikyti aukštą įtampą.
• Gerai biologinė suderinamumas: tai vienintelis keraminis medžiagų tipas, kurio spalva artima natūraliems dantims ir kuris neįžeidžia žmogaus kūno, todėl jis labai tinkamas burnos gydymui ir restauravimui.
• Aukštas dizaino laisvės laipsnis: netaisyklingos formos detalės gali būti formuojamos į sudėtingas išlenktas paviršių, skyles ar plonosienius konstrukcinius elementus naudojant injekcinį liejimą ar sausąjį presavimą, kad būtų patenkintos individualizuotos ar tikslaus pritaikymo reikalavimai.

Taikymo sritis

Cirkonio keramikos formuotų plokštumų taikymas apima kelias aukštos kokybės sritis:

• Elektronika ir ryšiai: keraminės apvalkalų dalys, naudojamos gaminti šviesos laidų jungtukus, išmaniųjų telefonų nugarines plokštes, pirštų atspaudų atpažinimo modulių dangtis bei tikslūs izoliaciniai komponentai, naudojami mikroschemų gamybos įrangoje.
• Biomedicinos srityje: daugiausia naudojama dantų gydyme – visiškai keraminėms dantų protezėms ir implantų atramoms. Jos estetinės savybės ir biologinė suderinamumas daro ją puikiu metalo ir porceliano dantų protezų alternatyviu sprendimu.
• Audimo ir mašinų statybos pramonėje: naudojama gaminti vielos ratukus, pjovimo peilius, čiaupo vožtuvų šerdies dalis ir kt. Naudojant jos dėvėjimosi atsparumą ir lygumą, galima išspręsti problemas, susijusias su metalinėmis detalėmis, kurios dėvi vielą ar rūdija.
• Automobilių ir chemijos pramonė: naudojama kaip deguonies jutiklio pagrindas automobilių išmetamosios dujos, pasitelkiant jos aukštą laidumą esant aukštai temperatūrai; dėl korozijos atsparumo naudojama sandarinimo žiedams ir velenų apvalkalams chemijos siurbliuose.
• Optika ir prabangos prekės: naudojama šviesos pluošto kištukams, tiksliajam šlifavimo įrenginiams, taip pat laikrodžių korpusams ir rankų ratukams gaminti dėl blizgančios ir šiltesnės išvaizdos, kuri niekada neišnaudojama.

Bendrai tariant, cirkonio oksido keraminės formuotos plokštės nuolat keičia tradicines medžiagas aukštos kokybės tiksliajų detalių srityje dėl savo „metalų lankstumo, keramikos kietumo ir plastiko korozijos atsparumo“.

Naudojimas

• Tikslausis mašinų gamyba (pvz., laidų ratai, pjovimo įrankiai)

Tekstilės ar laidų pjovimo mašinose aukšto greičio judantys metaliniai laidai dažnai sukelia dėvėjimąsi metalinėse detalėse. Naudojant cirkonio oksido laidų ratukus, jų itin didelė kietumas (antras tik po deimanto) veiksmingai atsparus laidų dėvėjimuisi, o lygi paviršiaus struktūra neleidžia įbrėžti laidų. Jo elektrinis izoliavimas išsprendžia elektrolitinės korozijos problemą laidų pjovimo mašinose, tuo pačiu pasiekiant kelis privalumus vienu metu.

• Ekstremalių cheminių aplinkų (pvz., siurblių sandarinamųjų žiedų) sąlygos

Cheminiuose siurbliuose, perduodančiuose stiprius rūgščių tirpalus, tai yra sandarinamasis elementas tarp judančiojo ir nejudančiojo žiedo. Šioje vietoje metalas greitai koroduojamas, o cirkonio oksido beveik visiška cheminė inertybė daro jį stipriausia linija, izoliuojančia korozinę aplinką nuo variklių. Kartu su savo savaime tepamomis savybėmis jis gali trumpą laiką veikti sausai net esant trūkumui skystojo tepalo, taip užkertant kelią įrenginių perkaistymui.

Aukštos temperatūros matavimo aplinka (pvz., automobilių deguonies jutikliai)

Automobilio variklio išmetimo vamzdyje tai yra jutiklio pagrindinė sudedamoji dalis. Ji gali atlaikyti aukštų temperatūrų poveikį – nuo kambario temperatūros iki beveik tūkstančio laipsnių, taip pat atspari išmetamųjų dujų cheminei korozijai.

Techninės specifikacijos