지르코니아 세라믹이 알루미나 세라믹보다 내마모성이 더 좋은가요? 그 이유는 무엇인가요?

지르코니아 세라믹이 알루미나 세라믹보다 내마모성이 더 좋은가요? 그 이유는 무엇인가요?

지르코늄 산화물과 사이에는 지속적인 당김이 있습니다. 산화 알루미늄 기술 부품 엔지니어링 분야에서 세라믹은 매우 중요한 역할을 합니다. 두 소재 모두 뛰어난 기계적, 화학적, 물리적 특성을 지니고 있습니다.

그리고 우리는 만들었다 포괄적 구별 이러한 특성을 바탕으로 두 세라믹 사이를 비교합니다.

하지만 지르코니아와 산화 알루미늄을 내마모성에만 초점을 맞춰 비교하면 어떨까요?

지르코니아와 산화 알루미늄 세라믹의 내마모성 비교

지르코니아와 알루미나는 특정 상황에서 서로 다른 마모 역학을 보입니다.

1. 극저온 환경

매우 낮은 온도 환경에 노출되었을 때 알루미나의 마모 거동은 지르코니아와 어떻게 비교됩니까?

알루미나 스톤 체험 삼체 마모 저온에서는 마찰로 인해 생성된 미세 입자가 슬라이딩 표면 사이에 끼어들어 제3의 입자처럼 작용하여 재료 손실을 유발하기 때문입니다.

슬라이딩이 계속되면서, 느슨한 알루미나 입자는 낮춥니다. 마찰 계수. 이러한 감소는 높은 슬라이딩 속도에서 접촉 온도가 증가하기 때문입니다.

또한, 알루미나는 액체 질소(LN2) 온도에서 높은 열전도도를 보입니다. 액체 질소로 연속 플러싱할 경우, 접촉면에서 더 많은 열이 발생하여 마찰 계수가 낮아집니다.

마찰 계수가 낮다는 것은 무엇을 의미합니까? 알루미나 세라믹 판은 마모에 대한 저항성이 약합니다.

반면에 지르코니아는 경험합니다. 두 가지 신체 부위에 착용 가능. 즉, 미끄러지는 몸체 사이에 느슨하게 부착된 지르코니아 입자가 없습니다.

지르코니아 세라믹의 마모율 또한 슬라이딩이 계속됨에 따라 체계적으로 감소하는 경향을 보입니다. 결국 지르코니아는 마모 홈을 형성할 수 있습니다. 그러나 최대 마모 깊이에서도 마모율은 비교적 낮습니다. 

마모로 인해 하중이 약간 증가하지만, 알루미나와 달리 내마모성에 큰 영향을 미치지 않습니다.

따라서, 지르코니아는 극저온 조건에서 알루미나보다 더 나은 내마모성을 보인다.

2. 실온 또는 고온

지르코니아 세라믹 소재는 일반적으로 고온에서 높은 균열 저항성을 가지고 있습니다.

고온에서는 액체 윤활제를 사용할 수 없기 때문에 지르코니아 세라믹은 마그네슘과 이트륨 산화물로 안정화됩니다. 이 경우 세라믹은 마찰계수의 증가.  

그러나 변형되지 않은 지르코니아 세라믹은 고온 조건에서 표면 피로와 취성 손상을 겪습니다.

지르코니아의 탄성계수는 실내 온도에서 1,500°C보다 높습니다. 지르코니아의 경도와 기계적 거동은 미세 구조의 변화와 불순물의 존재로 인해 온도 증가에 따라 변합니다.

한편, 모스 경도(9)에 대한 알루미나 경도는 산화지르코늄(8.5)보다 높다. 지르코니아에 비해 열 안정성이 더 좋습니다. 게다가 세라믹의 높은 엔탈피 고온 조건에서 탁월한 성능과 안정성을 제공합니다. 따라서 알루미나 유약은 고온에서 높은 마모율을 보이는 용도에 이상적입니다.

알루미나는 고온에서 소성 변형과 같은 마모 역학의 변화를 겪습니다. 그러나 높은 경도와 낮은 열팽창 계수 비교적 더 나은 내마모성을 촉진합니다.

알루미나는 놀라운 열 안정성으로 인해 최대 1,500°C의 고온에서도 마모에 강합니다. 지르코니아는 같은 온도에서 상당한 마모와 상변화를 겪습니다.

따라서, 알루미나는 고온에서 지르코니아보다 내마모성이 더 뛰어납니다.

3. 산성 및 알칼리성 조건

높은 탄성 계수, 온도 안정성, 높은 경도와 같은 알루미늄 산화물 세라믹의 특성으로 인해 이상적인 특성을 모두 갖추고 있다고 생각할 수 있습니다.

하지만 지르코늄 산화물과 비교했을 때 화학적 노출에 어떻게 반응할까요?

알루미나의 높은 열적 안정성과 내마모성은 알칼리성 환경에서의 내마모성을 크게 향상시킵니다. 

알루미나 세라믹 판은 물과 같은 저알칼리 환경에 놓이면 높은 불용성으로 인해 높은 내마모성을 나타냅니다. 또한, 세라믹 소재는 마모 작용으로부터 보호 계면 역할을 하는 트라이보케미컬(수산화물) 층을 형성합니다.

 반면, 지르코니아 세라믹 재료를 수용액에 넣으면 상변화와 관련된 몇 가지 메커니즘이 발생하기 시작합니다. 이는 같은 용액에 놓인 알루미나 판보다 마모율이 더 높아지는 결과를 초래합니다. 이러한 상변화는 산성 또는 알칼리성 환경에서 지르코니아의 성능을 제한합니다.

따라서, pH가 조절된 조건에서 알루미나 세라믹 판은 지르코니아 판보다 내마모성이 더 뛰어납니다.

그러나 알루미나는 고산성 또는 고알칼리성 용액과 같은 극심한 마찰화학 조건에서 상당한 마모율을 보입니다. 이러한 부식은 동일 조건에서 지르코니아만큼 심각하지 않을 수 있습니다.

지르코니아 강화 알루미나(ZTA) 세라믹

알루미나의 장점과 지르코니아의 특성을 합치면 어떨까요? 미세구조 수준에서는 어떤 일이 일어날까요?

알루미나 복합재에 산화지르코늄을 첨가하면 격자 편향으로 인해 초기에 치밀화가 발생합니다. 소결 후에는 지르코니아와 알루미나의 두 가지 상이 생성됩니다. 유약이 냉각됨에 따라 지르코니아는 정방정계에서 단사정계로 변태하여 미세균열이 형성되고 부피가 감소합니다.

미세균열은 전체 미세구조에서 거시균열의 확산을 억제합니다. 이는 강화 메커니즘을 유발합니다. 강화 메커니즘을 개선하려면 더 작은 지르코니아 입자를 사용하는 것이 좋습니다.

지르코니아 강화 알루미나 세라믹은 알루미나와 지르코니아의 장점을 결합한 제품입니다. 이 제품은 높은 내마모성, 내부식성, 굽힘 강도, 경도와 같은 알루미나 세라믹 재료의 특성을 활용합니다.

지르코니아 함량은 높은 파괴인성을 부여하여 균열 확산 및 재료 파괴를 방지하는 데 중요합니다. 또한, 알려진 가장 단단한 재료에 이어 두 번째로 높은 경도를 가지고 있습니다. 즉, ZTA는 압력과 높은 하중 하에서 높은 내구성을 가지고 있습니다., 이는 내마모성이 매우 강한 세라믹 소재입니다.

결론

지금까지 알루미나와 지르코니아가 다양한 조건에서 어떻게 작용하는지, 그리고 그것이 내마모성에 어떤 영향을 미치는지 알아보셨기를 바랍니다. 두 재료 중 어느 것이 더 뛰어나다고 단정 지을 수는 없지만, 특정 조건에서의 마모 거동을 간략하게 살펴보았습니다. 이 정보가 산업별 적용 분야에 따라 여러분의 결정에 도움이 되기를 바랍니다. 더 자세한 정보나 특정 서비스를 원하시면 언제든지 문의해 주세요. 문의하기 오늘.