Sei curioso di conoscere materiali avanzati come ossido di zirconio? L'ossido di zirconio è un materiale ceramico ampiamente utilizzato, caratterizzato da eccellente durevolezza, resistenza alla corrosione e stabilità termica.
Secondo la ricerca, il valore di mercato della zirconia nel 2023 si avvicina ai 5,7 miliardi di dollari USA e si prevede che raggiungerà i 9,03 miliardi di dollari USA entro il 2030. Ciò dimostra che la zirconia ha ottime prospettive di sviluppo.
Leggi il seguente articolo e avrai una comprensione più completa di ossido di zirconio .
Collegamenti rapidi
- Che cosa è l'ossido di zirconio?
- Struttura cristallina dell'ossido di zirconio
- Diversi tipi e gradi di zirconia
- Caratteristiche della Zirconia
- Applicazione della zirconia
- Processo di produzione della zirconia
Se non hai tempo di leggere molto testo, abbiamo preparato alcune domande frequenti degli utenti che potrebbero aiutarti!
Che cosa è l'ossido di zirconio?
Ossido di zirconio (zirconia) , con formula chimica ZrO2, è un ossido di zirconio cristallino bianco. Essendo un materiale ceramico ampiamente utilizzato, è noto come "acciaio ceramico". ossido di zirconio è stato scoperto per la prima volta sotto forma di minerale naturale, la baddeleyite. Naturalmente, possiamo estrarlo anche dallo zircone con metodi chimici. Naturale ossido di zirconio ha una purezza molto bassa e spesso contiene molte impurità. Attraverso la sintesi artificiale di ossido di zirconio, possiamo ottenere ossido di zirconio con maggiore purezza.
Struttura cristallina dell'ossido di zirconio
La zirconia ha una struttura cristallina molto particolare e, a diverse temperature, presenta tre fasi cristalline principali:
- Da temperatura ambiente a 1170°C, la zirconia è monoclina:
A temperatura ambiente, l'ossido di zirconio si trova solitamente nella fase monoclina, la forma più stabile. La fase monoclina presenta una struttura cristallina asimmetrica, particolarmente indicata per alcune applicazioni che richiedono elevata resistenza alle cricche e ottime prestazioni di isolamento termico. Tuttavia, l'espansione termica anisotropa della fase monoclina può causare scarse prestazioni in alcune applicazioni.
- Da 1170°C a 2370°C, la zirconia presenta una fase tetragonale:
All'aumentare della temperatura, quando supera i 1170 °C, l'ossido di zirconio si trasforma da una fase monoclina a una struttura cristallina tetragonale. Questa struttura presenta una migliore simmetria, ma, con la diminuzione del volume, è probabile che si rompa a causa dello stress se non si presta attenzione. Tuttavia, la fase tetragonale può essere stabilizzata aggiungendo droganti come l'ossido di ittrio, che possono efficacemente impedire al materiale di tornare alla fase monoclina dopo il raffreddamento, ed è possibile sfruttare appieno le proprietà meccaniche uniche della fase tetragonale anche a temperatura ambiente.
- Al di sopra dei 2370°C fino al punto di fusione, la zirconia presenta una fase cubica:
Se l'ossido di zirconio viene riscaldato a temperature superiori a 2370 °C, presenterà una fase cristallina cubica. Questa struttura presenta un elevato grado di simmetria ed è particolarmente adatta per applicazioni ad alta temperatura, come le celle a combustibile a ossidi solidi (SOFC).
Lettura estesa: Cos'è la zirconia cubica?
Per ottenere prestazioni più stabili, nell'industria moderna si aggiungono solitamente stabilizzanti come l'ossido di ittrio Y₂O₂ per stabilizzare la struttura cristallina della zirconia. Questa zirconia stabilizzata presenta migliori proprietà meccaniche e stabilità termica, in particolare la zirconia stabilizzata con ittrio (YSZ), che è diventata uno dei materiali di zirconia commerciali più utilizzati.
Diversi tipi e gradi di zirconia
L'ossido di zirconio è disponibile in molti tipi diversi. Vorrei illustrarvi i vantaggi esclusivi di ogni tipologia.
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Tipo |
agente stabilizzante |
Tenacità alla frattura (MPa·m/2) |
Durezza (GPa) |
Resistenza alla compressione (MPa) |
Coefficiente di dilatazione termica (x10-6/K) |
Temperatura applicabile (°C) |
|
Zirconia stabilizzata con ittrio (YSZ) |
3-8mol%Y2O3 |
8-10 |
12-13 |
1200-1300
|
10.5-11.0 |
1000-1200 |
|
Zirconia stabilizzata al magnesio (Mg-PSZ) |
8-10mol%MgO |
12-15 |
11-12 |
1000-1200 |
9.0-10.0 |
1200-1400 |
|
Zirconia stabilizzata al calcio (Ca-PSZ) |
1-3mol%CaO |
5-8 |
10-11 |
800-1000 |
9.5-10.5 |
1200-1400 |
|
Zirconia stabilizzata al cerio (Ce-PSZ) |
8-16mol%CeO2 |
10-14 |
12-13 |
1200-1400 |
10.0-10.5 |
1000-1200 |
|
Allumina rinforzata con zirconia (ZTA) |
10-30%ZrO2 |
4-6 |
16-18 |
2000-2500 |
8.0-8.5 |
800-1000 |
Zirconia stabilizzata con ittrio (YSZ)
Si tratta del materiale di zirconia commerciale più comune, solitamente stabilizzato aggiungendo 3-8 mol/l di ossido di ittrio. La resistenza meccanica della zirconia stabilizzata con ittrio (YSZ) raggiunge i 1200 MPa e la tenacità alla frattura è di 8-10 MPa·m½. Può essere utilizzata per la produzione di restauri dentali ad alta precisione, componenti di precisione industriale, componenti di sensori ad alta temperatura, ecc.
Lettura estesa: Zirconia stabilizzata con ittrio
Zirconia stabilizzata al magnesio (Mg-PSZ)
Se la vostra applicazione richiede una maggiore tenacità, la zirconia stabilizzata al magnesio (Mg-PSZ) è la scelta migliore. La Mg-PSZ è solitamente stabilizzata con 8-10 mol/l di ossido di magnesio (TP3T) e presenta un'eccellente resistenza agli shock termici e una maggiore tenacità alla frattura (15 MPa·m½). Potete utilizzarla per materiali refrattari, componenti di valvole ad alta temperatura, sfere e mezzi di macinazione.
Allumina rinforzata con zirconia (ZTA)
Lo ZTA è un materiale composito che combina i vantaggi di due materiali ceramici. Contiene particelle di ossido di zirconio 10-30%, ha una durezza fino a 18 GPa e la sua tenacità è stata notevolmente migliorata. È adatto per una varietà di utensili da taglio ad alte prestazioni, impianti biomedici e componenti resistenti all'usura.
Ossido di zirconio stabilizzato con calcio
L'aggiunta di una piccola quantità di ossido di calcio alla zirconia può stabilizzare parzialmente o completamente la zirconia tetragonale o cubica e migliorarne la capacità di resistere agli shock termici. Sebbene sia inferiore alla zirconia stabilizzata con ossido di cerio e ittrio in termini di resistenza e tenacità, presenta una buona resistenza agli shock termici ed è spesso utilizzata nei rivestimenti di forni ad alta temperatura e nelle applicazioni refrattarie.
Zirconia stabilizzata con ceria
L'aggiunta di ossido di cerio può inibire efficacemente la trasformazione di fase cristallina della zirconia e migliorarne la tenacità e la stabilità. Rispetto alla zirconia stabilizzata con ossido di cerio, l'ossido di cerio ha una maggiore capacità di stabilizzare la zirconia tetragonale e cubica. La zirconia stabilizzata con ossido di cerio ha una tenacità estremamente elevata, per questo è definita "ceramica tenacizzata per trasformazione". Quando le crepe si espandono, la trasformazione tetragonale della fase cristallina può assorbire l'energia delle crepe, inibendone così l'espansione.
La zirconia stabilizzata con cerio presenta un'elevata conduttività degli ioni di ossigeno ad alte temperature, il che svolge un ruolo molto importante nel campo delle celle a combustibile a ossidi solidi (SOFC).
Caratteristiche della Zirconia
Essendo uno dei materiali ceramici avanzati più comuni, quali proprietà dell'ossido di zirconio vi interessano di più? Di seguito vi spiegheremo in dettaglio le diverse proprietà dell'ossido di zirconio.
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Caratteristica |
Valore |
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Densità |
6,05 g/cm³ |
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Punto di fusione |
2370°C |
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Conduttività termica |
2-3 W/m·K |
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Durezza |
13 GPa |
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Resistenza alla flessione |
1200 MPa |
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Tenacità alla frattura |
8 MPa·m 1/2 |
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Espansione termica |
10,5 × 10 -6 /K |
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Costante dielettrica |
25 (a 1 MHz) |
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Resistività di volume |
10 10 Ω·cm |
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Stabilità chimica |
Eccellente |
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Biocompatibilità |
Bene |
Proprietà meccaniche
L'ossido di zirconio possiede proprietà meccaniche molto elevate. La sua durezza può raggiungere i 13 GPa, la sua resistenza alla flessione arriva fino a 1200 MPa e la sua tenacità alla frattura è di 8 MPa·m½. Queste eccellenti proprietà meccaniche conferiscono all'ossido di zirconio un'elevata resistenza all'usura e alla frattura, che ne consentono l'utilizzo in applicazioni ad alta resistenza.
Proprietà fisiche
Se la vostra applicazione richiede elevate proprietà fisiche del materiale, l'ossido di zirconio non vi deluderà. Le proprietà fisiche di base dell'ossido di zirconio sono le seguenti:
Densità: 6,05 g/cm³
Punto di fusione: 2370°C
Conduttività termica: 2-3 W/m·K
Queste proprietà rendono l'ossido di zirconio più adatto ad alcune applicazioni di ingegneria di precisione ad alta temperatura.
Resistenza alla corrosione e biocompatibilità
L'ossido di zirconio ha un'eccellente resistenza alla corrosione e mostra un'elevatissima stabilità chimica. Presenta inoltre un'ottima biocompatibilità. Se utilizzato come impianto, può ridurre il tasso di allergie del corpo umano. Per questo motivo, lo si trova spesso negli impianti medici e nelle apparecchiature chimiche.
Applicazione della zirconia
Applicazione della zirconia in odontoiatria
Vuoi sapere perché la maggior parte dei dentisti sceglie l'ossido di zirconio come materiale? La zirconia ha rivoluzionato il campo dei restauri dentali negli ultimi 20 anni.
Corone e ponti in zirconia
La zirconia può essere utilizzata per realizzare corone e ponti e può anche essere suddivisa in zirconia interamente in ceramica e zirconia stratificata.
Zirconia interamente in ceramica: se scegliete la zirconia interamente in ceramica, potete ottenere una resistenza fino a 1200 MPa ed è completamente priva di metallo, riducendo il rischio di allergie e garantendo un effetto estetico dentale naturale. Potete stare tranquilli: la utilizzerete per oltre 15 anni.
Zirconia stratificata: se cercate effetti estetici migliori, la zirconia stratificata è la scelta migliore. Il suo strato interno offre un supporto robusto, mentre lo strato esterno in porcellana vi regala denti naturali e bellissimi. Allo stesso tempo, può anche personalizzare il colore e la trasparenza, creando un effetto ottico più simile ai denti naturali.
Vantaggi della zirconia rispetto ai materiali tradizionali: rispetto alle corone in metallo-ceramica (PFM), la zirconia non produce linee nere visibili sul bordo gengivale, offrendo un'esperienza estetica migliore. Allo stesso tempo, la zirconia ha una migliore biocompatibilità, riducendo notevolmente il rischio di allergie ai metalli, ed è più resistente dei metalli tradizionali.
Impianti dentali
L'ossido di zirconio ha grandi vantaggi come impianto, può offrirti:
- Biocompatibilità più eccellente
- Più in forma con i tuoi tessuti molli
- Può ridurre la probabilità di attaccamento batterico
- Effetto estetico più naturale
Vantaggi dell'ossido di zirconio rispetto agli impianti in titanio:
Rispetto agli impianti tradizionali in titanio, gli impianti in ossido di zirconio presentano un rischio inferiore di allergie e un tasso di legame osseo più simile, il che può ridurre i problemi di infiammazione.
I dati clinici dimostrano che il tasso di successo degli impianti in ossido di zirconio supera 95%, la durata può essere stabile per più di 20 anni, il legame osseo dopo l'impianto è stabile e l'incidenza delle complicanze è inferiore.
Applicazioni industriali della zirconia
Sapete perché l'ossido di zirconio è definito il "super materiale" nel settore? Se ne conoscete le varie applicazioni, capirete che questo titolo è più che meritato!
Refrattari e applicazioni ad alta temperatura
La zirconia ha dimostrato eccellenti prestazioni in diversi ambienti ad altissima temperatura. Può resistere a temperature elevate continue di 1000-2000 °C. Allo stesso tempo, offre eccellenti prestazioni in caso di shock termico e rimane stabile anche con improvvisi sbalzi di temperatura di 250 °C.
Se utilizzato per il rivestimento di forni ad alta temperatura, può prolungare notevolmente la durata delle apparecchiature; nell'industria del vetro, lo zirconia può essere utilizzato anche per vasche di fusione e guide; nell'industria metallurgica, viene utilizzato anche come chiave per i sistemi di colata.
utensili da taglio e coltelli
L'ossido di zirconio è estremamente duro e ha un'elevata tenacità, per cui può essere trasformato in utensili da taglio e coltelli.
I coltelli in ossido di zirconio estremamente precisi possono raggiungere una precisione di taglio sub-micrometrica, adatta alla lavorazione di precisione di materiali difficili da lavorare, come fibra di carbonio e ceramica.
Anche i comuni coltelli in ossido di zirconio hanno una durata di vita molto più lunga rispetto ai metalli tradizionali, non arrugginiscono e non sono tossici, garantendoti la sicurezza alimentare.
Lettura estesa: Una guida completa ai coltelli in ceramica
Cuscinetti e valvole di precisione
Anche nel campo della meccanica di precisione, la zirconia è estremamente critica.
Come cuscinetto, la zirconia ha una durata utile 5-10 volte superiore rispetto ai tradizionali cuscinetti in acciaio e la proprietà autolubrificante della zirconia può ridurre l'uso di olio lubrificante.
La cosa più importante è che la pressione massima della zirconia può raggiungere i 2000 MPa e può funzionare in ambienti estremi.
Come valvola, in alcuni ambienti corrosivi, ad esempio in quelli chimici e petroliferi, la zirconia offre eccellenti prestazioni di tenuta e il tasso di perdite è quasi nullo.
Lettura estesa: Cuscinetti in zirconia vs. cuscinetti in acciaio
Attrezzatura da laboratorio
Perché i laboratori non possono fare a meno dell'ossido di zirconio? La risposta la trovi continuando a leggere.
- L'ossido di zirconio trasformato in crogioli può resistere a temperature estreme e ad ambienti corrosivi
- Trasformato in materiale di macinazione, può garantire una maggiore purezza ed evitare la contaminazione del campione
- Realizzato in contenitori da laboratorio, ha una migliore inerzia chimica e non reagisce con i reagenti
- Trasformato in componenti di apparecchiature di prova, può migliorare la precisione e rendere i dati più affidabili
- I prodotti in ossido di zirconio hanno una durata molto lunga e sono molto convenienti.
Celle a combustibile e sensori
Anche nel campo delle nuove energie, l'ossido di zirconio svolge un ruolo chiave. È il materiale elettrolitico principale delle celle a combustibile a ossidi solidi, con un'eccellente conduttività ionica e un'elevata efficienza di conversione energetica. È un materiale funzionale chiave per i sensori di ossigeno e può essere utilizzato per il rilevamento dei gas di scarico delle automobili. È un sensore di gas ad alta temperatura in grado di funzionare stabilmente anche a temperature elevate di 800 °C.
In alcuni campi specifici, la durata utile dell'ossido di zirconio può superare le 50.000 ore.
Lettura estesa: Utilizzi della ceramica di zirconia
Processo di produzione della zirconia
Come si produce la zirconia? Diamo un'occhiata più da vicino a questo sofisticato processo produttivo.
Estrazione e lavorazione delle materie prime
La materia prima deve essere lavorata per ottenere il minerale di zircone. Il minerale di zircone viene frantumato in piccole particelle mediante macchinari di frantumazione meccanica. Successivamente, la differenza di densità tra il minerale di zircone e le impurità viene sfruttata per rimuovere rapidamente le impurità indesiderate tramite la tecnologia di selezione per gravità. Naturalmente, anche le impurità fortemente magnetiche, come alcune impurità di minerali ferrosi, possono essere rimosse grazie al debole magnetismo dello zircone.
Decomposizione chimica
Esistono tre processi principali per la decomposizione chimica: decomposizione chimica, decomposizione termica e decomposizione meccanica. La decomposizione chimica prevede principalmente la reazione del minerale di zircone con alcali o acidi e la successiva conversione in composti solubili come lo zirconato di sodio o lo zirconato di ammonio; la decomposizione termica consiste nel decomporre termicamente il minerale ad alta temperatura per distruggerne la struttura cristallina e facilitarne la purificazione; la decomposizione meccanica consiste nel polverizzare lo zircone mediante macinazione a sfere per aumentarne la superficie di reazione.
Processo di purificazione
Il processo di purificazione si divide in separazione per dissoluzione, precipitazione chimica e rimozione delle impurità. Il composto di zirconio decomposto deve essere disciolto in acqua o in una soluzione acida per formare un sale di zirconio solubile, quindi viene aggiunto un precipitante (come ammoniaca o acido ossalico) per precipitare il sale di zirconio in un composto di zirconio insolubile, come idrossido di zirconio o ossalato di zirconio. Infine, le impurità vengono ulteriormente rimosse tramite la tecnologia dello scambio ionico.
Sintesi di zirconia
Esistono molti metodi di sintesi industriale per l'ossido di zirconio, principalmente i seguenti.
Metodo di dissociazione tramite pirolisi: utilizza temperature elevate per decomporre il sale di zirconio in ossido di zirconio e formare particelle dense.
Processo del cloruro: convertire il minerale di zirconio in cloruro di zirconio e pirolizzarlo in ossido di zirconio; questo processo ha un'elevata purezza, ma anche il costo è elevato
Processo di carbonizzazione: riduzione e decomposizione del minerale di zirconio in carbonio, per poi ossidarlo e ottenere ossido di zirconio.
Processo di fusione: utilizzare il metodo di fusione ad alta temperatura per sintetizzare l'ossido di zirconio monocristallino
Metodo sol-gel: si prepara prima il gel di ossido di zirconio, quindi si sottopone il materiale a trattamento termico per ottenere nanoparticelle o film. Questo metodo è utilizzato principalmente per produrre nanoossido di zirconio ad alte prestazioni.
Processo di controllo strutturale
I processi di controllo strutturale della zirconia includono principalmente il trattamento di stabilizzazione della fase cristallina, il trattamento termico, la modifica della superficie, ecc.
1. La zirconia presenta molteplici fasi cristalline. L'aggiunta di stabilizzanti può controllare la fase cristallina e migliorarne le prestazioni:
Aggiunta di Y2O3: la stabilizzazione delle fasi tetragonale e cubica può migliorare la resistenza alla propagazione delle crepe della zirconia.
Aggiunta di MgO: può migliorare la resistenza agli shock termici.
Aggiunta di CaO: è più adatto alle applicazioni ad alta temperatura
2. Nel processo di trattamento termico, un controllo della temperatura più preciso può garantire una granulometria uniforme; un controllo ragionevole del tempo di sinterizzazione è vantaggioso per la densità e le proprietà meccaniche; l'aggiunta di gas inerte o la riduzione del gas durante la sinterizzazione può ridurre efficacemente la generazione di impurità.
3. La modifica e la lavorazione della superficie della zirconia prevedono principalmente il rivestimento di uno strato protettivo sulla superficie, che può aumentarne la resistenza all'usura e la stabilità chimica. Anche il taglio laser, la rettifica di precisione CNC e altre tecnologie possono essere utilizzate per realizzare varie forme complesse e componenti ceramici industriali.
Ispezione e controllo di qualità
La fase finale del processo è la fase di test. I principali metodi di test includono l'utilizzo di XRF (spettroscopia a fluorescenza a raggi X) per analizzare la purezza chimica dell'ossido di zirconio; l'utilizzo di XRD (diffrazione a raggi X) per determinare la distribuzione della fase cristallina dell'ossido di zirconio; l'utilizzo di ICP-MS (spettrometria di massa a plasma accoppiato induttivamente) per rilevare tracce di impurità, ecc.
Domande frequenti
Di cosa è fatta la zirconia?
La zirconia è un materiale ceramico avanzato con formula chimica ZrO₂. La zirconia viene estratta principalmente dai minerali di zircone e poi formata attraverso un processo chimico di precisione.
Questo materiale unisce la bellezza della ceramica alla resistenza dei metalli ed è il materiale preferito per le applicazioni odontoiatriche.
Impianti in zirconia vs titanio?
Nel campo degli impianti dentali, l'ossido di zirconio e il titanio presentano ciascuno i propri vantaggi. L'ossido di zirconio può offrire migliori risultati estetici e biocompatibilità. È possibile utilizzare l'ossido di zirconio come impianto per ridurre il rischio di allergie ed è più adatto all'area dei denti anteriori. Gli impianti in titanio vantano una maggiore esperienza clinica e costi inferiori.
Quanto costa una corona in zirconia?
Il prezzo di mercato delle corone in zirconia negli Stati Uniti è generalmente compreso tra $500 e $1.200. Il prezzo specifico è influenzato da molti fattori, quindi si consiglia di consultare un esperto presso un istituto professionale.
Le corone in zirconia si macchiano?
Le corone in zirconia hanno un'eccellente stabilità cromatica e non cambiano né si macchiano nel tempo, quindi puoi stare tranquillo. La zirconia può resistere ai pigmenti alimentari come caffè, tè e vino rosso. Tuttavia, è comunque necessario prestare attenzione all'igiene orale in ogni momento. Presta attenzione al punto 1 per garantire la salute dei denti naturali e delle gengive attorno alla corona.
Quanto durano gli impianti in zirconia?
Studi clinici hanno dimostrato che l'aspettativa di vita degli impianti in zirconia può raggiungere i 15-20 anni o anche di più, e il tasso di successo implantare è superiore a 95%. È sufficiente prestare attenzione all'igiene orale ed eseguire regolarmente la cura e la pulizia per garantire la stabilità a lungo termine dell'impianto in bocca. Si consiglia di sottoporsi a un controllo professionale una volta all'anno.
Corona in zirconia o in porcellana?
Esistono differenze significative tra la zirconia e le corone in porcellana tradizionali in termini di struttura del materiale, resistenza ed estetica. I denti in porcellana sono realizzati in ceramica e hanno un'estetica gradevole, ma la loro resistenza è relativamente bassa. Ingerire cibi molto duri può causare la rottura della porcellana. Al contrario, le corone in zirconia rappresentano una nuova generazione di materiali ceramici con una durezza fino a 1200 MPa, ovvero 3-4 volte superiore a quella della porcellana tradizionale. In termini di trasmissione luminosa ed estetica, le corone in zirconia sono paragonabili alle corone in porcellana. Comparabili, ma più resistenti.
La zirconia è sicura?
La zirconia è uno dei materiali più biocompatibili in campo dentale. Non devi preoccuparti della sua sicurezza. La Food and Drug Administration (FDA) statunitense ha approvato l'ossido di zirconio per gli impianti medici e numerosi studi clinici hanno confermato che non causa reazioni allergiche né produce sostanze nocive per l'organismo umano. Allo stesso tempo, la superficie dell'ossido di zirconio è liscia e non trattiene facilmente cibo e batteri, il che può ridurre il rischio di infiammazioni. La zirconia è un ossido e non contiene componenti metallici. Non causa allergie ai metalli né lascia un sapore metallico in bocca.
Corona in zirconia vs metallo-ceramica?
Rispetto alle tradizionali corone in metallo-porcellana (PFM), la zirconia offre numerosi vantaggi. Innanzitutto, la zirconia non è metallo, non provoca allergie ai metalli ed evita il problema delle linee nere sul bordo gengivale. In secondo luogo, la resistenza e la durata della zirconia sono migliori rispetto alla PFM e non vi è alcun rischio di peeling della porcellana.
In termini di estetica, la zirconia può simulare meglio la trasmissione luminosa dei denti naturali e offrire un effetto visivo migliore. Sebbene il costo iniziale della zirconia sia più elevato, è importante considerare che offre una maggiore durata e migliori risultati estetici. Nel complesso, la zirconia è più conveniente.
Quali sono le diverse forme di zirconia stabilizzata?
- Zirconia stabilizzata con ittrio: l'aggiunta di ittrio può stabilizzare la struttura cristallina cubica a temperatura ambiente ed è uno dei materiali in zirconia più comuni sul mercato.
- Zirconia stabilizzata con magnesia: la zirconia stabilizzata con ossido di magnesio ha una migliore resistenza alle alte temperature rispetto alla zirconia stabilizzata con ittrio, e la sua conduttività termica sarà inferiore.
- Zirconia stabilizzata con ossido di calcio: la zirconia stabilizzata con ossido di zirconio ha un punto di fusione di circa 2700 °C. È un materiale refrattario molto comune e ampiamente utilizzato nei rivestimenti.
- Zirconia stabilizzata con cerio: la zirconia stabilizzata con cerio è una scelta migliore rispetto all'ossido di magnesio e all'ittrio in termini di resistenza all'umidità e viene spesso utilizzata nei sensori, nel controllo dei fluidi e nei componenti delle pompe.
La zirconia può essere utilizzata ad alte temperature?
Naturalmente, è possibile utilizzare la zirconia in un ambiente con temperature superiori a 1400 gradi e, in teoria, può mantenere una buona stabilità sia ad alte che a basse temperature, quindi è possibile utilizzarla con sicurezza.
Qual è più resistente all'usura, la zirconia o l'allumina?
Sia l'allumina che la zirconia sono eccellenti materiali resistenti all'usura, ma presentano differenze nelle prestazioni.
L'allumina ha una durezza maggiore ed è adatta ad ambienti relativamente duri e ad alte temperature, come mole abrasive e rivestimenti resistenti all'usura.
La zirconia è leggermente meno dura dell'allumina, ma ha una migliore tenacità e resistenza agli urti ed è più durevole dell'allumina, il che la rende adatta ad applicazioni resistenti all'usura come cuscinetti e utensili da taglio.
Perché l'ossido di zirconio è adatto alle celle a combustibile?
L'ossido di zirconio stabilizzato ha un'elevata conduttività ionica ad alte temperature, il che lo rende un materiale molto adatto alle applicazioni SOFC e consente un trasporto ionico efficiente.
Riassumere
La zirconia, un materiale ad alte prestazioni, è stata utilizzata in ogni aspetto della nostra vita. Spero che dopo aver letto questo articolo, tu possa avere una comprensione più approfondita della zirconia.