Todo lo que necesitamos saber sobre la Zirconia Estabilizada

El dióxido de circonio se conoce comúnmente como acero cerámico. Es una cerámica técnica resistente que se utiliza en diversas aplicaciones. El zirconio (ZrO₂) ofrece buena resistencia al desgaste y también posee buena estabilidad térmica. Sin embargo, la cerámica de zirconio suele estabilizarse para minimizar los cambios de comportamiento con respecto a las cargas térmicas.

¿Qué es el circonio? ¿En qué se diferencia el circonio del zirconio?

Antes de profundizar en las formas estabilizadas de zirconia, es importante saber qué es la zirconia, el zirconio, el circón y la cerámica de zirconia. Analizaremos esto con más detalle en el siguiente párrafo.

Qué es Circonio?

El circonio es un metal de color gris plateado que se obtiene generalmente a partir del circón. Se encuentra en abundancia en la corteza terrestre, ya sea en forma de silicato (circón) o en cantidades muy reducidas (badeleyita). Punto de fusión del Zr es 1855 grados C, la densidad de Zr es 6,51 g/cm3 y tiene una número atómico alrededor de 40. metal de circonio Es el vigésimo metal más abundante que se encuentra de forma natural.

¿Qué es la Zirconia, ZrO2?

Por otro lado, Cerámica de zirconio Es uno de los materiales cerámicos más estudiados en la actualidad. A menudo se obtiene de forma natural a partir de su mena.  baddeleyita. Sintético Material de circonia También se puede preparar fundiendo circón (silicato de circonio) a temperatura muy alta. Dióxido de circonio, ZrO2 Generalmente mantiene una estructura monoclínica a temperatura ambiente.

Las propiedades del ZrO2

Conocer las propiedades de la cerámica de ZrO₂ es fundamental para comprender su uso. Analicemos las propiedades del ZrO₂.

Propiedades generales

Otras propiedades

¿Qué es la zirconia estabilizada?

Bueno, antes de conocernos Zirconia estabilizadaEs importante comprender el comportamiento de la zirconia bajo cargas térmicas variables. Esto nos dará una idea de por qué se ha avanzado en la estabilización de esta cerámica. En resumen, la estabilización de una cerámica consiste en preservar su integridad estructural.

Como se mencionó ZrO2 Experimenta una transición de fase bajo una carga de temperatura variable. Por ejemplo, un cambio de temperatura de 1173 °C a 2370 °C... ZrO2 Transforman de estructura monoclínica a tetraédrica. Además, cuando la temperatura alcanza los 2690 °C, ZrO2 se vuelve cúbico. Un aumento posterior de temperatura hace que el ZrO2 se funda.

Generalmente, la transición de fase también indica un cambio de volumen bajo el cual Cerámica de zirconio Se agrieta y se deforma. La estabilización previene estos cambios desfavorables en la estructura cerámica. Por ello, la zirconia suele estabilizarse.

Tipos de zirconio estabilizado

Así pues, hemos comprendido por qué es necesaria la estabilización cuando se trata de... Cerámica de zirconioAhora veamos los diferentes tipos de zirconia estabilizada en detalle.

Zirconia estabilizada con itria (Y2O3.ZrO2)

Zirconia estabilizada con itrio Se forma estabilizando la zirconia cúbica a temperatura ambiente mediante la adición de óxido de itrio (Y₂O₃). La estabilización inicia la sustitución de Zr₄₃ por iones de itrio Y₃₃ más grandes en la red cristalina. Antes de estabilizar la zirconia, el dióxido presenta fases monoclínica, cúbica y tetragonal. Sin embargo, una vez estabilizado... Zirconia de itrio (YSZ) Solo tendrá estructura cúbica.

Propiedades de la zirconia estabilizada con itrio

• Densidad de zirconia estabilizada con itria es de alrededor de 6 g/cc. La densidad moderada de YSZ garantiza que no haya un peso excesivo en ningún material del que forme parte.
• Conductividad térmica de la zirconia estabilizada con itria tiene un valor de 2,9 W/mK a una temperatura de 20 °C.
• La zirconia de itrio ofrece una dureza Rockwell de alrededor de 85, lo que se atribuye a las mejores propiedades mecánicas de la cerámica.

Ventajas de la zirconia estabilizada con itria (Y2O3) (ZrO2)

Las ventajas de Zirconia de itrio se enumeran a continuación:

• circonia estabilizada con itria (ysz) ofrecen una fuerza extrema
• La cerámica YZS tiene una alta resistencia a la temperatura, a menudo se utiliza como refractario y como revestimiento de barrera térmica.
• Son resistentes a la corrosión por naturaleza.
• YSZ no sufre oxidación y se puede utilizar donde hay riesgo de oxidación.

Aplicaciones de la zirconia estabilizada con itria (YSZ)

Odontología

Zirconia estabilizada con itria (YSZ) Es extremadamente duro, biocompatible y químicamente inerte. Zirconia dental estabilizada con itria Las aplicaciones incluyen coronas, puentes e implantes. Como todos sabemos, nuestra boca tiene un ambiente húmedo, ya que Zirconia de itrio No se corroen. Funcionan como mejor material dental.

Recubrimiento refractario y térmico

La resistencia al calor de Zirconia estabilizada con itria lo convierte en un refractario ideal. YSZ También se utiliza como material de aislamiento térmico para aislar objetos calientes y como material de revestimiento en la superficie del motor.

Pilas de combustible

Zirconia estabilizada con itria (YSZ) Sirve como electrolito en celdas de combustible de estado sólido. Al utilizar YSZ como electrolito funcional, se pasa por alto la conductividad selectiva del ion oxígeno. La temperatura de operación generalmente ronda los 800-1000 °C.

Otros usos

Otros usos de la cerámica de itrio son su durabilidad como componente en la fabricación de cemento. Su dureza la convierte en un material ideal para...  bolas de molienda .

Zirconia estabilizada con magnesia (MSZ)

MSZ en comparación con Zirconia estabilizada con itria (YSZ) Tiene menor conductividad térmica y mayor estabilidad en condiciones de humedad. Son resistentes al desgaste, extremadamente tenaces y químicamente inertes. En cuanto a su estructura, Zirconia estabilizada con magnesia tiene precipitados tetragonales con granos cúbicos.

Propiedades de la Zirconia estabilizada con magnesio

• La temperatura de funcionamiento de Zirconia estabilizada con magnesia está por encima de 220 °C
• Las principales características de MSZ son alta estabilidad térmica, menor conductividad térmica y resistencia al desgaste.
• Los MSZ son resistentes a ácidos y bases.

Las principales aplicaciones de MSZ

• Zirconia estabilizada con magnesia Se utilizan para fabricar cerámica estructural o técnica.
• Son un material ideal para componentes de válvulas de precisión, manguitos de bombas y pistones.
• Zirconia estabilizada con magnesia Se utiliza en la fabricación de componentes de combustible de óxido sólido.
• MSZ se utiliza en aplicaciones de conformado de tubos.

Circonio estabilizado con calcio (CSZ)

Circonio estabilizado con calcio (CSZ) Como dice el nombre aquí el estabilizador es óxido de calcio. Circonio estabilizado con calcio (CSZ) Tiene un punto de fusión de 2700 °C y una densidad de 5,6 g/cm³. Se caracteriza por su alta estabilidad térmica y su extrema resistencia a los impactos. Sus aplicaciones más populares son... Circonio estabilizado con calcio (CSZ) Incluye recubrimiento para asegurar resistencia al desgaste, como refractario y como barrera térmica.

Circonio estabilizado con ceria (CSZ)

Circonio estabilizado con ceria (CSZ) Utiliza ceria para estabilizar la zirconia en su red cristalina. Son químicamente resistentes y se utilizan principalmente para aplicaciones de alta temperatura. Dado que la adición de ceria mejora la conductividad del oxígeno, se utilizan como electrolitos sólidos en celdas de combustible. Circonio estabilizado con ceria (CSZ) También funcionan como sensores de oxígeno.

Zirconia estabilizada con ceria Su densidad es de 6,6 g/cm³ y su pureza es de aproximadamente 99 1TP³T. El CSZ se utiliza en materiales de molienda de alta estabilidad para pinturas e industrias afines. También se utiliza como catalizador en sistemas de escape de la industria automotriz.

Zirconia estabilizada con alúmina (ASZ)

El ASZ se fabrica combinando alúmina de alta calidad en la red cristalina de ZrO₂. Su porcentaje de alúmina varía entre 10 1TP₃T y 50 1TP₃T, dependiendo del grado producido. La zirconia estabilizada con alúmina ofrece alta tenacidad a la fractura y gran resistencia. El ASZ se utiliza en aplicaciones automotrices, aeroespaciales y médicas.

El ASZ también se utiliza en la fabricación de herramientas de corte. Se emplea en aplicaciones que requieren contrapartes cerámicas de alto rendimiento. La estabilización con alúmina le permite funcionar en condiciones adversas. La densidad del ASZ es de aproximadamente 3,7 a 3,8 g/cc.

Comparación de zirconio estabilizado

Entonces, teníamos una breve idea de por qué zirconia estabilizada ¿Cuáles son los tipos más comunes? Aquí tienes una breve tabla comparativa con los diferentes tipos de zirconia.

Zirconia parcialmente estabilizada y zirconia totalmente estabilizada

Zirconia parcialmente estabilizada (PSZ) Son de diferentes tipos. Pueden estar estabilizados con magnesio, calcio o itria. La zirconia con magnesia tendría aproximadamente 10 % MgO. A base de magnesia La zirconia parcialmente estabilizada es Extremadamente resistente y funciona a temperaturas más altas.

Zirconia estabilizada con itria con 4% - 10 % de itrio se denomina generalmente Zirconia parcialmente estabilizada. Mientras que el que tiene 8% de itrio y 8-9% Y2O3 dopado con ZrO2 se denomina Zirconia totalmente estabilizadaPara aplicaciones que requieren una tenacidad extrema, los ingenieros a menudo utilizan PSZ en lugar de totalmente estabilizado.

En resumen

Los avances en la tecnología de materiales garantizan siempre el mejor material para cada aplicación. La funcionalidad es clave a la hora de elegir cerámica de nueva generación para la aplicación deseada. La estabilización garantiza un rendimiento estable a la temperatura deseada. En cuanto a adaptabilidad, sin duda... Zirconia estabilizada Supera al convencional.