Zirkonia adalah material keramik canggih dengan berbagai macam aplikasi. Zirkonia memiliki sifat-sifat yang sangat luar biasa. Di antara sekian banyak sifatnya, kekerasan merupakan karakteristik yang sangat penting dan memiliki fitur yang menentukan dalam aplikasi seperti kedokteran gigi dan kedirgantaraan.
Di bawah ini kami akan membahas dengan Anda sifat utama kekerasan zirkonia.
Apa itu Zirkonia dan Mengapa Kekerasan Itu Penting?
Rumus kimia zirkonia adalah ZrO₂. Zirkonia merupakan material keramik canggih yang dikenal karena kekuatannya yang tinggi, ketahanan aus, dan stabilitas termalnya. Di antara berbagai indikator kinerja, kekerasan terutama tercermin dalam kemampuannya menahan deformasi dan goresan. Untuk zirkonium oksida, kekerasannya yang tinggi menjadikannya material yang sangat diperlukan dalam berbagai aplikasi yang tahan lama dan tahan aus, seperti beberapa alat pemotong, mahkota, prostesis, dan komponen lainnya.
Kekerasan Zirkonia pada Skala yang Berbeda
Kekerasan Mohs
Kekerasan Mohs zirkonium oksida sekitar 8,5, yang sedikit lebih rendah daripada aluminium oksida (safir 9). Kekerasannya jauh lebih tinggi daripada kebanyakan logam dan keramik standar, yang membuatnya sangat tahan terhadap goresan dan kerusakan permukaan di beberapa lingkungan keausan yang kuat dan rentan terhadap korosi.
Kekerasan Vickers
Kekerasan Vickers dari zirkonium oksida berada di antara 1200-1400 HV, dan kekerasan Vickers dari berbagai komponen yang diproses mungkin sedikit berbeda. Nilai ini menyoroti ketahanannya terhadap deformasi plastik di bawah beban terpusat dan merupakan pilihan ideal untuk beberapa peralatan presisi dan pelapis tahan aus!
Kekerasan Knoop
Dalam beberapa aplikasi yang lebih tepat, uji kekerasan Knoop dapat mengukur kekerasan zirkonia ke nilai yang mirip dengan pengukuran Vickers, yang dapat membantu memverifikasi kekokohannya terhadap berbagai metode pengujian.
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kekerasan Zirkonia
Struktur kristal
Ada tiga bentuk kristal utama zirkonia: monoklinik, tetragonal, dan kubik. Zirkonia tetragonal biasanya distabilkan dengan yttrium oksida (Y-TZP) dan menunjukkan kekerasan tertinggi karena struktur kristalnya yang padat dan seragam.
Aditif penstabil
Penambahan aditif seperti yttrium oksida (Y₂O₃) dan magnesium oksida (MgO) ke zirkonium oksida dapat meningkatkan sifat mekanis zirkonium oksida secara signifikan, termasuk kekerasannya. Y-TZP disebut "baja keramik" karena kekerasan dan ketangguhan patahnya yang sangat baik.
Teknologi pengolahan
Suhu, tekanan, dan waktu sintering berperan penting dalam menentukan struktur mikro dan kekerasan zirkonia. Pemrosesan yang baik dapat memastikan bahwa produk zirkonia memiliki porositas minimum dan memperoleh nilai kekerasan yang lebih baik.
Kekerasan Zirkonia vs. Material Lainnya
Perbandingan Dengan Keramik Lainnya
Alumina:Zirkonia sedikit lebih lunak daripada alumina, tetapi memiliki ketangguhan lebih besar dan unggul dalam banyak aplikasi.
Silikon karbida (SiC) dan boron karbida (B₄C)：Bahan-bahan ini lebih keras daripada zirkonia, tetapi ketangguhan retaknya buruk, sehingga zirkonia lebih populer di beberapa lingkungan di mana benturan sering terjadi.
Perbandingan Dengan Logam
Meskipun tidak sekeras beberapa bahan keramik, zirkonium oksida jauh lebih keras daripada kebanyakan logam, termasuk baja dan titanium. Hal ini juga membuatnya ideal untuk banyak komponen yang mudah aus.
Aplikasi Zirkonia Berdasarkan Kekerasannya
Alat industri dan suku cadang yang aus
Kekerasan tinggi dan ketahanan aus Zirkonia menjadikannya komponen tahan aus yang efektif dalam industri otomotif dan kedirgantaraan.
Aplikasi medis dan gigi
Dalam bidang medis, zirkonium oksida banyak digunakan pada mahkota gigi, implan, dan instrumen bedah karena ketahanan aus dan biokompatibilitasnya.
Perhiasan dan batu permata
Zirkonia kubik memiliki kilau yang sebanding dengan berlian dan kekerasan yang sangat tinggi, menjadikannya alternatif yang populer dalam industri perhiasan.
Tanya Jawab Umum
Berapa tingkat kekerasan zirkonia?
Kekerasan Mohs zirkonium oksida biasanya 8,5, dan kekerasan Vickersnya antara 1200-1400HV, yang memiliki ketahanan aus dan ketahanan gores yang sangat kuat.
Bagaimana perbandingan kekerasan zirkonia kubik?
Kekerasan Mohs dari zirkonia kubik juga 8,5, tetapi penggunaan utamanya adalah dekorasi perhiasan, bukan aplikasi industri.
Bagaimana zirkonia dibandingkan dengan logam?
Zirkonia lebih keras daripada kebanyakan logam, seperti baja dan titanium, membuatnya ideal untuk aplikasi tahan aus.
Kesimpulan
Kekerasan zirkonia yang luar biasa menjadikannya material terdepan untuk aplikasi industri dan dekoratif. Zirkonia memiliki ketahanan aus dan ketahanan deformasi yang sangat kuat, dan tetap dapat mempertahankan integritas struktural dalam kondisi ekstrem. Zirkonia merupakan material yang sangat diperlukan dalam banyak industri.