Odporność na zużycie ceramiki cyrkonowej w porównaniu z ceramiką glinową

Wstęp

Inżynierowie obecnie zwracają się ku ceramice cyrkonowej i glinowej w zastosowaniach wymagających wysokiej odporności na zużycie. Dlaczego? Ponieważ te dwa materiały są doskonałymi materiałami ściernymi w zaawansowanej branży ceramicznej. Co ciekawe, mają podobne właściwości, co utrudnia inżynierom, producentom i niektórym ortopedom wybór lepszego z nich. Prawdopodobnie zastanawiasz się teraz - więc, która ceramika jest najbardziej odporna na zużycie? Dzisiejszy artykuł odpowie na to popularne pytanie, a także pokaże Ci kilka kluczowych właściwości, które sprawiają, że cyrkonia i glinowa są doskonałe w odporności na zużycie. Dowiesz się o ich standardach wydajności i poznasz różnice między nimi. Zanurzmy się w temat!

Odporność na zużycie ceramiki cyrkonowej i glinowej

Zużycie i uszkodzenia spowodowane tarciem sprawiły, że wiele firm i branż poszukuje obecnie technicznych materiałów ceramicznych o dużej zdolności do opierania się lub zmniejszania wpływu tarcia, zużycia i uszkodzeń. Ceramika cyrkonowa i glinowa to bardzo wytrzymałe materiały, które wytrzymują ciężkie prace. Odporność cyrkonii na zużycie i uszkodzenia jest tak duża, że może ona skutecznie zachować żywotność i standardy wydajności Twojego sprzętu. Wyobraź sobie materiał ceramiczny, który nie jest tak duży, a jednocześnie nie pęka łatwo. Jest tak wytrzymały, że nawet w ekstremalnych temperaturach sięgających 2100°C, nadal musiałbyś przejść przez rygorystyczny proces, aby go pęknąć. Zgodziłbyś się, że części maszyn przemysłowych pracujące niestrudzenie przez wiele godzin w gorących warunkach są narażone na zużycie i uszkodzenia z powodu ciągłego tarcia. Więc jaki inny materiał wziąłbyś pod uwagę do powlekania lub produkcji niektórych z tych części maszyn, jeśli nie cyrkon?

Tlenek glinu to kolejny bardzo twardy materiał, mający podobne właściwości do cyrkonii. Jest to jeden z niewielu zaawansowanych materiałów ceramicznych, który może konkurować z cyrkonią na rynku. W rzeczywistości ma on znakomitą ocenę 9 w skali twardości Mohsa, a jego odporność na zużycie jest również imponująca. Oznacza to, że podobnie jak cyrkonia, można go również używać do produkcji wytrzymałych części maszyn. Jednak ceramika z tlenku glinu ma tendencję do przewodzenia ciepła i prądu elektrycznego nieco lepiej niż cyrkonia; oba mają nadal wyjątkową odporność na zużycie. Więc jako chirurg ortopeda, dentysta pracujący z szkliwem i zębami w szpitalu, inżynier lub producent chcący produkować ciężkie maszyny, części zamienne do pojazdów, sprzęt elektryczny i przemysłowy, który z tych materiałów byłby Twoim najlepszym wyborem? Trudny wybór, prawda? Nie martw się, omówimy ich różnice w przypadku wywołanych przypadków w kolejnych sekcjach.

Ceramika cyrkonowa kontra ceramika tlenku glinu

Ceramika cyrkonowa (ZrO2)

Cyrkonia to bardzo wytrzymały krystaliczny materiał ceramiczny, zwany również tlenkiem cyrkonu (ZrO2). Powstaje jako tlenek cyrkonu i występuje naturalnie w formie zwanej Zły deleyit i ma wygląd kości słoniowej lub żółtawego koloru. Produkty cyrkonowe są wyjątkowe i uważane za najlepsze materiały ścierne na rynku ceramicznym ze względu na ich wysoką wytrzymałość i stabilność, silną odporność na ekstremalnie wysokie temperatury, pęknięcia, naprężenia mechaniczne i żrące chemikalia. Ich niezwykle wysoka gęstość i odporność na zużycie mogą pomóc Ci osiągnąć maksymalne rezultaty nawet w niesprzyjających warunkach. Ceramika cyrkonowa w różnych kształtach i rozmiarach jest idealnym komponentem do zastosowań ogniotrwałych, łożyskowych, ciężkich części maszyn, elektronicznych, samochodowych i lotniczych.

Zmienia się w różne formy w kontakcie z wysokimi temperaturami, stąd stosowanie stabilizatorów, takich jak Yttria i Ceria. To odpowiada za dostępność różnych typów gatunków, takich jak Zirconia Toughened Alumina (ZTA), Magnesia stabilized Zirconia, Yttria stabilized Zirconia i Ceria stabilized Zirconia. W jakiś sposób odkryto, że Zirconia jest wysoce biokompatybilna, a ponieważ nie zużywa się łatwo i nie reaguje negatywnie z chemikaliami w organizmie, chirurdzy i chirurdzy ortopedzi wykorzystują ją teraz w przypadkach związanych z kośćmi i zębami.

Cyrkonia stała się dziś produktem komercyjnym o dużym zapotrzebowaniu, pomimo że jest bardzo kosztowna, trudna do znalezienia i wyprodukowania, odnotowując globalną sprzedaż przekraczającą $900 milionów, głównie ze względu na jej doskonałą odporność na zużycie. Twórcy rynku prognozują obecnie skumulowaną roczną stopę wzrostu (CAGR) na poziomie 6%. Można śmiało powiedzieć, że ceramikę cyrkonową można produkować za pomocą kilku metod, takich jak kalcynacja termiczna, chlorowanie, karbidowanie, przy użyciu wodorotlenku sodu (NaOH) lub wodorowęglanu sodu (NaCO3) w celu rozkładu naturalnie występującej formy w wysokich temperaturach około 2800°C. Jeśli nie jesteś jeszcze otwarty na produkcję, możesz kupić ceramikę cyrkonową od nas pod adresem Ceramika GGS. Jesteśmy niezawodnymi dostawcami najlepszych produktów cyrkonowych, jakie można znaleźć na rynku.

Właściwości ceramiki cyrkonowej

Oto niektóre właściwości cyrkonii (ZrO2), które sprawiają, że jest ona naprawdę atrakcyjna i odporna na zużycie:

• Posiada solidną wytrzymałość na pękanie na poziomie 10 MPa·√m.

• Twardość Vickersa wynosi 1220, a twardość Mohsa 8,5.

• W temperaturze 20°C wytrzymałość na zginanie wynosi od 180 MPa do 1000 MPa.

• Posiada moduł sprężystości wynoszący około 250 GPA.

• Jego temperatura topnienia waha się w przedziale od 1170°C do 2700°C.

• Posiada bardzo wysoką wytrzymałość na ściskanie, wytrzymałość i biokompatybilność.

• Jego gęstość wynosi do 6,2 G/Cc.

• Posiada wytrzymałość dielektryczną około 300V/mil.

• Posiada rezystywność skrośną wynoszącą 5 x 10-3 w temperaturach sięgających 700°C.

• W temperaturze 20°C posiada imponującą wytrzymałość na rozciąganie wynoszącą 300 MPa.

• Posiada zerowy wskaźnik absorpcji wody.

• Posiada wysoki poziom odporności na wstrząsy i przewodność cieplna o wartości 3,5 W/mk.

Zastosowania przemysłowe ceramiki cyrkonowej

Oto kilka idealnych przypadków, w których można stosować produkty z ceramiki cyrkonowej:

• Obszar medyczny w zakresie produkcji szkliwa i kości

• Zastosowania inżynierii mechanicznej, w których występują duże obciążenia i intensywne temperatury lub środowiska pracy

• Produkcja łożysk kulkowych i pierścieni maszyn ciężkich

• Produkcja części elektronicznych

• Zastosowania w lotnictwie i kosmonautyce

• Produkcja naczyń mielących, materiałów ściernych lub moździerzy, w szczególności z wykorzystaniem stopu tlenku cyrkonu wzmocnionego tlenkiem glinu.

• Produkcja innych konstrukcyjnych elementów ceramicznych do zaworów, pomp i przyrządów analitycznych

Ceramika z tlenku glinu (Al2O3)

Ceramika glinowa, znana również jako ceramika z tlenku glinu (Al2O3), jest wytwarzana przemysłowo z aluminium i tlenu. Jest to biały lub czasami różowawy związek krystaliczny, komercyjnie nazywany korundem, chociaż można go wytwarzać głównie z boksytu, jego naturalnie występującej formy. Podobnie jak cyrkonia, glina jest również bardzo błyszczącą, odporną na zużycie opcją ceramiki technicznej. Jest tańszą alternatywą dla cyrkonii z szerokim zakresem właściwości chemicznych i elektrycznych, które czynią ją przydatną w tak wielu gałęziach przemysłu. Ciekawostką jest, że właściwości te można poprawić, stosując dodatki w procesie produkcyjnym. Niektóre z różnych procesów produkcyjnych obejmują odlewanie ślizgowe, obróbkę diamentową, prasowanie izostatyczne i formowanie wtryskowe.

Ceramika glinowa jest świetna w odporności na korozję, zużycie i rozdarcie ze względu na wysoce czyste aluminium używane do jej produkcji. Oznacza to, że im wyższa zawartość czystego tlenku glinu w nich, tym lepsza odporność na zużycie i przewodność cieplna. Tymczasem istnieją różne gatunki ceramiki glinowej; przykładami są uwodniony tlenek glinu, kalcynowany tlenek glinu, tlenek glinu tablicowy itp. Wszystkie one są oparte na zawartości tlenku glinu, różnych składnikach i dodatkach używanych przez producenta.

Ceramika glinowa zyskuje obecnie tak dużą popularność na światowym rynku ceramicznym ze względu na kilka wspaniałych właściwości, które posiada. Oto niektóre z nich:

• Wytrzymałość na pękanie 4,5 MPa·√m

• Moduł sprężystości 400 GPa

• Jego zdolność do wytrzymywania temperatur do 2000°C

• Gęstość 3,965 g/cm3

• Bardzo wysoka wytrzymałość na ściskanie wynosząca ok. 3500 MPa

• Jego zdolność do wytrzymywania działania silnych kwasów lub zasad, nawet w wysokich temperaturach

• Wysoki Todporność na wstrząsy hermal i przewodnictwo cieplne

• Stopień twardości 18 GPa

• Wytrzymałość na rozciąganie 200 MPa

• Wytrzymałość na zginanie w zakresie 500-600 MPa w temperaturze 25°C

• Przewodność cieplna 45 W/mK w temp. 25°C

• Wytrzymałość dielektryczna 16kV/mm w temp. 25°C

• Rezystywność objętościowa w zakresie od 10¹⁴ do 10¹⁶.

Zastosowania przemysłowe ceramiki tlenku glinu

Oto kilka sposobów, w jaki można wykorzystać odporność ceramiki glinowej na zużycie i z powodzeniem ją wykorzystać:

• Możesz produkować elementy o dużej odporności na zużycie, takie jak zawory kurkowe i części maszyn przemysłowych

• Produkcja elementów elektrycznych i izolatorów wysokiego napięcia

• Produkcja elementów maszyn takich jak łożyska kulkowe, rury laserowe, rolki, pierścienie uszczelniające, precyzyjne wały itp.

• Z ceramiki glinowej można uzyskać przydatne części półprzewodnikowe

• Może pomóc w produkcji dysz strumieniowych i wykładzin pieców

• Wojsko wykorzystuje go do produkcji pocisków, kamizelek kuloodpornych, pancerzy balistycznych i termopar.

• Przemysł lotniczy i motoryzacyjny wykorzystuje ceramikę glinową w produkcji części zamiennych do pojazdów i statków kosmicznych.

Porównanie ceramiki cyrkonowej i ceramiki tlenku glinu

Z dotychczasowej dyskusji rozwiązano kwestię najbardziej odpornej na zużycie ceramiki. Widzieliście, jak technicznie solidne są te dwa materiały ceramiczne. Faktem jest, że cyrkonia zyskuje przewagę jako lepsza i trwalsza ceramika odporna na zużycie do precyzyjnych zastosowań technicznych, pomimo wysokich kosztów zakupu i produkcji. Podczas gdy tlenek glinu jest tańszą i powszechniej stosowaną opcją do mniej wymagających zastosowań. Oto tabela, która pokazuje wyraźną różnicę między odpornością na zużycie ceramiki cyrkonowej i glinowej.

Tak więc, cyrkonia kontra ceramika tlenku glinu, wybór należy do Ciebie. W zależności od tego, czego chcesz i jakie rezultaty zamierzasz uzyskać dzięki swojej aplikacji, czy to jako lekarz, inżynier, czy ktoś, kto chce uzyskać świetne materiały ceramiczne odporne na zużycie.

Często zadawane pytania

Dlaczego tlenek cyrkonii (ZrO2) nie jest dobrym przewodnikiem ciepła? 

Dzieje się tak ze względu na układ atomów tlenu i cyrkonii w strukturze krystalicznej ZrO2.

Czy cyrkonię można nazwać również metalem?

Nie, można go nazwać zarówno materiałem ceramicznym, jak i półprzewodnikowym tlenkiem metalu, ponieważ może on przewodzić prąd elektryczny.

Który z tych dwóch materiałów ceramicznych jest lepszy na implanty medyczne?

Tlenek cyrkonii jest materiałem bardziej odpowiednim do implantów medycznych/chirurgicznych ze względu na swoją wytrzymałość, doskonałą biokompatybilność i odporność na ekstremalne naprężenia/pęknięcia.

Wniosek

Cyrkonia i tlenek glinu utorowały drogę do produkcji sprzętu, który może wytrzymać absolutnie każdą formę zużycia. Ich niezrównana niezawodność, czy to w warunkach dużego naprężenia, intensywnych temperaturach roboczych, czy nagłych pęknięciach, to coś, czego szuka niemal każdy producent i użytkownik. Teraz jest najlepszy czas, aby zainwestować i przełamać granice w globalnej ceramice, takiej jak te dwa ciężkie wagi. Dobra wiadomość jest taka, że możesz szybko skontaktować się z nami pod adresem Ceramika GGS dla najlepszych produktów z cyrkonii, tlenku cyrkonu hartowanego i ceramiki z tlenku glinu. Nie czekaj! Dołącz do jadącego pociągu już teraz!