Индивидуальная неправильной формы плита из циркония, белый изолятор, керамическая пластина ZrO2 с отверстием

Формованная циркониевая керамическая пластина — это прецизионные керамические компоненты неправильной формы (нестандартные круглые или квадратные детали), полученные прессованием и спеканием порошка циркония (ZrO₂). Она играет ключевую роль в современной промышленности и является базовым конструкционным элементом многих высокотехнологичных изделий.

Производительность

• Механические свойства

Высокая прочность и ударная вязкость: цирконий (ZrO₂) обладает пределом прочности при изгибе (800–1200 МПа) и вязкостью разрушения (5–10 МПа·м¹⁄²), значительно превосходящими аналогичные показатели обычной керамики, что делает его пригодным для сложных конструкций, испытывающих нагрузки.

Износостойкость: высокая твёрдость (по шкале Мооса 8,5–9) делает материал пригодным для эксплуатации в условиях высокого трения, например, в подшипниках, уплотнениях и т. д.

Ударная прочность: по сравнению с традиционной керамикой механизм упрочнения за счёт фазовых превращений циркония позволяет поглощать энергию удара и снижать хрупкость.

• Тепловые свойства

Жаростойкость: температура плавления достигает 2700 °C, что делает материал пригодным для эксплуатации в высокотемпературных средах, например, в компонентах авиационных двигателей.

Низкая теплопроводность (2–3 Вт/(м·К)), подходит для применения в теплоизоляции или системах теплового управления.

Стойкость к термоударам: низкий коэффициент теплового расширения (~10×10⁻⁶/°C) обеспечивает способность выдерживать резкие перепады температуры.

• Электрические свойства

Частично легированный цирконий (например, Y₂O₃–ZrO₂) может проявлять ионную проводимость и использоваться в твёрдотельных аккумуляторах или датчиках. При комнатной температуре он является превосходным электрическим изолятором с высоким удельным электрическим сопротивлением и высокой диэлектрической проницаемостью. Однако при повышенных температурах он проявляет ионную проводимость и служит основным материалом для изготовления кислородных датчиков.

• Химические и биологические свойства

Химические свойства чрезвычайно стабильны, материал устойчив к коррозии сильными кислотами и щелочами и обладает физиологической инертностью. Он нетоксичен и безвреден; длительная имплантация в организм не вызывает реакций отторжения.

Основные преимущества

• Чрезвычайно высокая износостойкость: благодаря высокой твёрдости и низкому коэффициенту трения в качестве механического подвижного компонента он имеет чрезвычайно низкий износ, что значительно увеличивает срок службы.
• Не магнитен и электрически изолирован: может применяться в прецизионной электронике и средах с сильными магнитными полями — в отличие от металлических компонентов, он не вызывает помех и способен выдерживать высокие напряжения.
• Хорошая биосовместимость: это единственный керамический материал, цвет которого близок к естественному цвету зубов и который не раздражает человеческий организм, что делает его особенно подходящим для ортопедической стоматологии.
• Высокая степень свободы проектирования: неправильные детали могут быть отформованы в сложные изогнутые поверхности, отверстия или тонкостенные конструкции методами литья под давлением или сухого прессования, что позволяет удовлетворять индивидуальные или высокоточные требования по посадке.

Область применения

Применение формованных керамических листов из диоксида циркония охватывает множество высокотехнологичных областей:

• Электроника и связь: керамические втулки, используемые при производстве оптоволоконных разъёмов, задних панелей смартфонов, защитных крышек модулей распознавания отпечатков пальцев, а также прецизионных изоляционных компонентов для оборудования, применяемого при изготовлении микросхем.
• Биомедицина: в основном используется в стоматологической реставрации — например, для изготовления цельнокерамических зубных коронок и абатментов имплантатов. Её эстетичность и биосовместимость делают её идеальной альтернативой металлокерамическим зубам.
• Текстильная и машиностроительная промышленность: применяется при производстве проволочных колёс, режущих лезвий, керамических картриджей для смесителей и др. Благодаря высокой износостойкости и гладкости материала удаётся решить проблему обрыва проволоки или коррозии металлических деталей.
• Автомобильная и химическая промышленность: использование высокотемпературной проводимости в качестве подложки кислородного датчика для контроля выхлопных газов автомобилей; благодаря коррозионной стойкости применяется для уплотнительных колец и втулок валов в химических насосах.
• Оптика и изделия люкс-класса: используется для изготовления заглушек оптоволоконных разъёмов, точных приспособлений для полировки, а также корпусов и браслетов часов благодаря своему глянцевому и тёплому внешнему виду, который не теряет привлекательности со временем.

В целом, формованные листы из циркониевой керамики последовательно заменяют традиционные материалы в области высокоточных компонентов премиум-класса благодаря сочетанию «прочности металлов, твёрдости керамики и коррозионной стойкости пластиков».

Использование

• Производство прецизионного оборудования (например, проволочные колёса, резцы)

В текстильных или проволочных резательных станках высокоскоростные движущиеся металлические провода подвержены износу металлических компонентов. Использование проволочных колёс из циркония, обладающих сверхвысокой твёрдостью (второй по величине после алмаза), эффективно предотвращает износ проводов, а их гладкая поверхность исключает появление царапин на проводах. Электрическая изоляция циркония решает проблему электролитической коррозии в проволочных резательных станках, обеспечивая сразу несколько преимуществ.

• Экстремальные химические среды (например, уплотнения насосов)

В химических насосах, перекачивающих сильные кислоты, цирконий используется в качестве уплотнительного элемента между подвижным и неподвижным кольцами. В этой зоне металл быстро разрушается, тогда как практически полная химическая инертность циркония делает его наиболее надёжной защитной линией, изолирующей агрессивную среду от двигателя. Благодаря своим самосмазывающим свойствам цирконий способен кратковременно работать в сухом режиме даже при отсутствии жидкостной смазки, предотвращая перегорание оборудования.

Среда высокотемпературного зондирования (например, автомобильные датчики кислорода)

В выхлопной трубе автомобильного двигателя это основной компонент датчика. Он способен выдерживать высокотемпературные воздействия — от комнатной температуры до почти тысячи градусов, а также устойчив к химической коррозии со стороны выхлопных газов.

Технические характеристики