Segala hal yang perlu kita ketahui tentang Zirkonia Stabil

Zirkonium dioksida sering dikenal sebagai baja keramik. Baja ini merupakan keramik teknis tangguh yang digunakan dalam berbagai aplikasi. Zirkonia, ZrO2, menawarkan ketahanan yang baik terhadap keausan. Baja ini juga memiliki stabilitas termal yang baik. Namun, keramik zirkonia sering distabilkan untuk meminimalkan perubahan perilaku akibat beban panas.

Apa yang dimaksud dengan Zirkonium? Apa perbedaan antara Zirkonia dan Zirkonium?

Sebelum membahas lebih lanjut tentang bentuk-bentuk stabil Zirkonia, penting untuk mengetahui apa itu Zirkonia, Zirkonium, Zirkon, dan keramik Zirkonia. Mari kita bahas lebih lanjut tentang hal-hal ini di paragraf berikutnya.

Apa Zirkonium?

Zirkonium adalah logam berwarna abu-abu keperakan yang umumnya dihasilkan dari zirkon. Zirkonium ditemukan melimpah di kerak bumi, baik dalam bentuk silikat dalam zirkon maupun dalam jumlah yang sangat sedikit dalam bentuk baddeleyit. Titik lebur Zr adalah 1855 derajat Celcius, kepadatan Zr adalah 6,51 g/cm3 dan memiliki nomor atom sekitar 40. Logam zirkonium merupakan logam paling melimpah ke-20 yang ditemukan secara alami.

Apa itu Zirkonia, ZrO2?

Di sisi lain, Keramik Zirkonia adalah salah satu material keramik yang paling banyak dipelajari saat ini. Material ini seringkali diperoleh secara alami dari bijihnya  baddeleyiteSintetis Bahan zirkonia dapat juga dibuat dengan cara melebur Zirkon (Zirkonium silikat) pada suhu yang sangat tinggi. Zirkonium dioksida, ZrO2 Umumnya mempunyai struktur monoklinik pada suhu ruangan.

Sifat-sifat ZrO2

Mengetahui sifat-sifat keramik ZrO2 sangat penting untuk memahami konteks penggunaannya. Mari kita lihat sifat-sifat ZrO2.

Properti Umum

Properti Lainnya

Apa itu zirkonia yang distabilkan?

Baiklah, sebelum mengetahui tentang Zirkonia yang distabilkanPenting untuk memahami perilaku Zirkonia di bawah beban panas yang bervariasi. Hal ini akan memberi kita gambaran mengapa terdapat kemajuan dalam menstabilkan Keramik ini. Singkatnya, stabilisasi keramik adalah masalah menjaga integritas strukturalnya.

Sebagaimana dimaksud ZrO2 mengalami transisi fase di bawah beban suhu yang bervariasi. Misalnya, perubahan suhu dari 1173 derajat Celcius menjadi 2370 derajat Celcius membuat ZrO2 berubah dari struktur monoklinik menjadi tetrahedral. Selanjutnya, ketika suhu mencapai 2690 derajat Celcius, ZrO2 menjadi kubik. Kenaikan suhu selanjutnya menyebabkan ZrO2 meleleh.

Secara umum, transisi fase juga menunjukkan perubahan volume di mana Keramik zirkonia Retak dan deformasi. Stabilisasi menghentikan perubahan yang tidak diinginkan tersebut terjadi pada struktur keramik. Oleh karena itu, Zirkonia sering distabilkan.

Jenis-jenis Zirkonia yang Distabilkan

Jadi, kita sudah memahami mengapa stabilisasi diperlukan ketika menyangkut Keramik zirkoniaSekarang mari kita periksa berbagai jenis zirkonia yang distabilkan secara terperinci.

Zirkonia yang Distabilkan oleh Yttria (Y2O3.ZrO2)

Zirkonia yang distabilkan oleh Yttrium terbentuk dengan menstabilkan Zirkonia kubik pada suhu kamar dengan menambahkan Yttrium Oksida (Y2O3). Stabilisasi ini memicu substitusi Zr4+ dengan ion Yttrium Y3+ yang lebih besar dalam kisi kristal. Sebelum menstabilkan Zirkonium, dioksida akan memiliki fase monoklinik, kubik, dan tetragonal. Namun, setelah distabilkan Yttrium Zirkonia (YSZ) hanya akan memiliki struktur kubik.

Sifat Zirkonia yang distabilkan oleh Yttrium

• Kepadatan zirkonia yang distabilkan oleh yttria adalah sekitar 6 g/cc. Kepadatan YSZ yang sedang memastikan tidak ada beban berlebih pada material apa pun yang menjadi bagiannya
• Konduktivitas termal zirkonia yang distabilkan oleh Yttria berada pada nilai 2,9 W/mK pada suhu 20 derajat Celcius.
• Yttrium Zirconia menawarkan kekerasan Rockwell sekitar 85 yang dikaitkan dengan sifat mekanis keramik terbaik.

Keunggulan Yttria (Y2O3) yang distabilkan dengan (ZrO2) Zirconia

Keuntungan dari Yttrium Zirkonia tercantum di bawah ini:

• yttria menstabilkan zirconia ysz menawarkan kekuatan ekstrim
• Keramik YZS memiliki ketahanan suhu tinggi, sering digunakan sebagai tahan api dan digunakan sebagai lapisan penghalang termal
• Mereka tahan korosi di alam
• YSZ tidak mengalami karat dan dapat digunakan di tempat yang terdapat kemungkinan terjadi oksidasi.

Aplikasi Zirkonia Stabil Yttria (YSZ)

Kedokteran gigi

Zirkonia yang distabilkan Yttria (YSZ) sangat keras, biokompatibel, dan bersifat inert secara kimia. Gigi Zirkonia yang distabilkan oleh Yttria Aplikasinya meliputi mahkota, jembatan, dan implan. Seperti yang kita ketahui, mulut kita memiliki lingkungan yang lembap, karena Yttrium Zirkonia tidak menimbulkan korosi. Berfungsi sebagai material gigi yang lebih baik.

Pelapis tahan api dan termal

Ketahanan panas dari Zirkonia yang distabilkan oleh Yttria membuatnya menjadi bahan tahan api yang ideal. YSZ juga digunakan sebagai bahan isolasi termal untuk mengisolasi benda panas dan sebagai bahan pelapis pada permukaan mesin.

Sel bahan bakar

Zirkonia yang distabilkan Yttria (YSZ) berfungsi sebagai elektrolit dalam sel bahan bakar padat. Saat menggunakan YSZ sebagai elektrolit yang berfungsi, konduktivitas selektif ion oksigen justru terabaikan. Suhu operasi umumnya sekitar 800 – 1000 derajat Celcius.

Penggunaan lainnya

Kegunaan lain dari keramik Yttrium adalah sebagai komponen dalam pembuatan semen karena daya tahannya. Kekerasannya menjadikannya material yang ideal untuk  bola penggiling .

Zirkonia Stabil Magnesia (MSZ)

MSZ dibandingkan dengan Zirkonia yang distabilkan Yttria (YSZ) memiliki konduktivitas termal yang lebih rendah dan stabilitas yang lebih baik dalam kondisi lembap. Mereka tahan aus, sangat kuat, dan inert secara kimia. Secara struktur, Zirkonia yang distabilkan oleh Magnesia memiliki endapan tetragonal dengan butiran kubik.

Sifat-sifat Zirkonia yang distabilkan Magnesium

• Suhu operasi Zirkonia yang distabilkan oleh Magnesia suhunya di atas 220 derajat Celcius
• Fitur utama MSZ adalah stabilitas termal yang tinggi, konduktivitas termal yang lebih rendah dan ketahanan terhadap keausan.
• MSZ tahan terhadap asam dan basa

Aplikasi utama MSZ

• Zirkonia yang distabilkan oleh Magnesia digunakan untuk memproduksi keramik struktural atau teknis
• Mereka menjadi bahan yang ideal untuk komponen katup presisi, selongsong pompa dan piston
• Zirkonia yang distabilkan oleh Magnesia digunakan dalam pembuatan komponen bahan bakar oksida padat
• MSZ digunakan dalam aplikasi pembentukan tabung

Zirkonia Stabil Kalcia (CSZ)

Zirkonia Stabil Kalcia (CSZ) seperti namanya di sini, penstabilnya adalah kalsium oksida. Zirkonia Stabil Kalcia (CSZ) memiliki titik leleh 2700 derajat Celcius dengan kepadatan 5,6 g/cm3. Mereka sering dikenal karena stabilitas termalnya yang tinggi dan menawarkan ketahanan guncangan yang ekstrem. Aplikasi populer dari Zirkonia Stabil Kalcia (CSZ) termasuk Pelapisan untuk memastikan ketahanan aus, sebagai bahan tahan api dan sebagai penghalang termal.

Zirkonia Stabil Ceria (CSZ)

Zirkonia Stabil Ceria (CSZ) Menggunakan Ceria untuk menstabilkan Zirkonia dalam kisi kristalnya. Mereka tahan kimia dan pada dasarnya digunakan untuk aplikasi suhu tinggi. Karena penambahan ceria meningkatkan konduktivitas Oksigen, mereka digunakan sebagai elektrolit padat dalam sel bahan bakar. Zirkonia Stabil Ceria (CSZ) juga berfungsi sebagai sensor Oksigen.

Ceria menstabilkan Zirkonia Kepadatannya 6,6 g/cm³ dengan kemurnian sekitar 99°F³T. CSZ dapat digunakan sebagai bahan penggiling dengan stabilitas tinggi dalam industri cat dan industri terkait. CSZ juga digunakan sebagai katalis dalam sistem pembuangan di industri otomotif.

Zirkonia Stabil Alumina (ASZ)

ASZ terbuat dari kombinasi alumina berkualitas tinggi dalam kisi kristal ZrO2. Kisaran persentase aluminanya berkisar antara 10% hingga 50%, tergantung pada jenis produk yang dihasilkan. Zirkonia yang Distabilkan Alumina menawarkan ketangguhan patah yang tinggi dan kekuatan yang luar biasa. ASZ digunakan dalam aplikasi otomotif, kedirgantaraan, dan industri medis.

ASZ juga digunakan untuk pembuatan alat potong. ASZ digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan keramik berkinerja tinggi. Stabilisasi dengan alumina membantunya berfungsi dalam kondisi yang keras. Kepadatan ASZ berkisar antara 3,7 – 3,8 g/cc.

Membandingkan Zirkonia yang distabilkan

Jadi, kami punya gambaran singkat tentang alasannya zirkonia yang distabilkan dan apa saja jenis-jenis yang menonjol. Berikut bagan perbandingan singkat berbagai jenis Zirkonia.

Zirkonia yang Distabilkan Sebagian dan Zirkonia yang Distabilkan Penuh

Zirkonia yang distabilkan sebagian (PSZ) Zirkonia dengan Magnesia memiliki jenis yang berbeda-beda. Zirkonia dapat distabilkan dengan Magnesium, distabilkan dengan Kalsium, atau distabilkan dengan Yttria. Zirkonia dengan Magnesia akan memiliki sekitar 10 % MgO. Berbasis Magnesia Zirkonia yang distabilkan sebagian adalah sangat kuat dan bekerja pada suhu yang lebih tinggi.

Zirkonia yang distabilkan oleh Yttria dengan 4% - 10 % dari Yttrium umumnya disebut sebagai Zirkonia yang sebagian stabilSedangkan yang mengandung 8% Yttrium dan 8-9% Y2O3 yang didoping dengan ZrO2 disebut sebagai Zirkonia yang sepenuhnya stabilUntuk aplikasi yang membutuhkan ketangguhan ekstrem, para insinyur sering kali menggunakan PSZ daripada yang sepenuhnya stabil.

Intinya

Kemajuan teknologi material selalu menjamin material terbaik untuk setiap aplikasi. Fungsionalitas adalah kunci dalam memilih keramik generasi baru untuk aplikasi yang diinginkan. Stabilisasi memastikan kinerja yang stabil pada suhu yang diinginkan. Dalam hal kemampuan adaptasi, tentu saja Zirkonia yang distabilkan mengungguli yang konvensional.