Tudo o que precisamos saber sobre Zircônia Estabilizada

O dióxido de zircônio é frequentemente conhecido como aço cerâmico. É uma cerâmica técnica resistente, utilizada em diversas aplicações. A zircônia, ZrO2, oferece boa resistência ao desgaste e também possui boa estabilidade térmica. No entanto, a cerâmica de zircônia é frequentemente estabilizada para minimizar as mudanças de comportamento em relação às cargas térmicas.

Defina Zircônio? Qual a diferença entre Zircônia e Zircônio?

Antes de nos aprofundarmos nas formas estabilizadas de zircônia, é importante saber o que são zircônia, zircônio, zircônio e cerâmica de zircônia. Vamos explorar mais detalhadamente sobre isso no próximo parágrafo.

O que é Zircônio?

O zircônio é um metal de cor cinza-prateada, geralmente produzido a partir do zircão. É encontrado abundantemente na crosta terrestre, seja na forma de silicato, no zircão, ou em menor quantidade, na badeleíta. Ponto de fusão do Zr é 1855 °C, a densidade do Zr é 6,51 g/cm3 e tem uma número atômico por volta dos 40. Zircônio metálico é o 20º metal mais abundante encontrado na natureza.

O que é Zircônia, ZrO2?

Por outro lado, Cerâmica de zircônia é um dos materiais cerâmicos mais estudados atualmente. Muitas vezes é obtido naturalmente a partir de seu minério  badeleíta. Sintético Material de zircônia também pode ser preparado pela fusão de zircão (silicato de zircônio) em temperatura muito alta. Dióxido de zircônio, ZrO2 geralmente mantém estrutura monoclínica em temperatura ambiente.

As propriedades do ZrO2

Conhecer as propriedades da cerâmica de ZrO₂ é muito importante para entender o contexto de uso da cerâmica. Vamos dar uma olhada nas propriedades do ZrO₂.

Propriedades gerais

Outras propriedades

O que é zircônia estabilizada?

Bem, antes de conhecer sobre zircônia estabilizadaÉ importante compreender o comportamento da zircônia sob diferentes cargas térmicas. Isso nos dará uma ideia do porquê houve um avanço na estabilização dessa cerâmica. Em suma, a estabilização de uma cerâmica é uma questão de preservar sua integridade estrutural.

Como mencionado ZrO2 sofre transição de fase sob carga de temperatura variável. Por exemplo, uma mudança de temperatura de 1173 °C para 2370 °C faz ZrO2 transformar de estrutura monoclínica em tetraédrica. Além disso, quando a temperatura atinge 2690 °C, ZrO2 torna-se cúbico. Um aumento posterior na temperatura faz com que o ZrO₂ derreta.

Geralmente, a transição de fase também indica uma mudança de volume sob a qual Cerâmica de zircônia trincas e deformações. A estabilização impede que essas mudanças desfavoráveis ocorram na estrutura cerâmica. Portanto, a zircônia é frequentemente estabilizada.

Tipos de zircônia estabilizada

Então, entendemos por que a estabilização é necessária quando se trata de Cerâmica de zircônia. Agora vamos verificar os diferentes tipos de zircônia estabilizada em detalhes.

Zircônia estabilizada com ítria (Y2O3.ZrO2)

Zircônia estabilizada com ítrio É formado pela estabilização da zircônia cúbica à temperatura ambiente pela adição de óxido de ítrio (Y2O3). A estabilização inicia a substituição de Zr4+ por íons maiores de ítrio Y3+ na rede cristalina. Antes da estabilização do zircônio, o dióxido terá fases monoclínica, cúbica e tetragonal. No entanto, uma vez estabilizado Ítrio Zircônia (YSZ) terá apenas estrutura cúbica.

Propriedades da zircônia estabilizada com ítrio

• Densidade de zircônia estabilizada com ítria é de cerca de 6 g/cc. A densidade moderada do YSZ garante que não haja peso excessivo em nenhum material onde faça parte
• Condutividade térmica da zircônia estabilizada com ítria está em um valor de 2,9 W/mK a uma temperatura de 20 °C.
• O ítrio-zircônio oferece uma dureza Rockwell de cerca de 85, o que é atribuído às melhores propriedades mecânicas da cerâmica.

Vantagens da zircônia estabilizada com ítria (Y2O3) (ZrO2)

As vantagens de Ítrio Zircônia estão listados abaixo:

• zircônia estabilizada com ítria ysz oferecem força extrema
• A cerâmica YZS possui alta resistência à temperatura, frequentemente utilizada como refratário e como revestimento de barreira térmica
• Eles são resistentes à corrosão por natureza
• O YSZ não enferruja e pode ser usado onde há riscos de oxidação.

Aplicações da Zircônia Estabilizada com Ítria (YSZ)

Odontologia

Zircônia estabilizada com ítria (YSZ) é extremamente duro, biocompatível e quimicamente inerte. Zircônia dental estabilizada com ítria As aplicações incluem coroas, pontes e implantes. Como todos sabemos, nossa boca tem um ambiente úmido, pois Ítrio Zircônia não corrói. Funcionam como um material dentário de melhor qualidade.

Revestimento refratário e térmico

A resistência ao calor de Zircônia estabilizada com ítria o que o torna um refratário ideal. YSZ também é usado como material de isolamento térmico para isolar objetos quentes e como material de revestimento na superfície do motor.

Células de combustível

Zircônia estabilizada com ítria (YSZ) serve como eletrólito em células de combustível de estado sólido. Ao implementar o YSZ como um eletrólito funcional, a condutividade seletiva do íon oxigênio é o que é negligenciado. A temperatura de operação é geralmente em torno de 800 a 1000 °C.

Outros usos

Outros usos da cerâmica de ítrio são: ela é um componente na fabricação de cimento devido à sua durabilidade. A dureza a torna um material ideal para  bolas de moagem .

Zircônia estabilizada com magnésia (MSZ)

MSZ em comparação com Zircônia estabilizada com ítria (YSZ) Apresentam menor condutividade térmica e maior estabilidade em condições úmidas. São resistentes ao desgaste, extremamente tenazes e quimicamente inertes. Em termos de estrutura, Zircônia estabilizada com magnésia possui precipitados tetragonais com grãos cúbicos.

Propriedades da zircônia estabilizada com magnésio

• A temperatura de operação de Zircônia estabilizada com magnésia está acima de 220 °C
• As principais características do MSZ são alta estabilidade térmica, menor condutividade térmica e resistência ao desgaste
• MSZ são resistentes a ácidos e bases

As principais aplicações do MSZ

• Zircônia estabilizada com magnésia são usados para fabricar cerâmicas estruturais ou técnicas
• Eles são materiais ideais para componentes de válvulas de precisão, camisas de bombas e pistões
• Zircônia estabilizada com magnésia é usado na fabricação de componentes de combustível de óxido sólido
• MSZ é usado em aplicações de conformação de tubos

Zircônia Estabilizada Calcia (CSZ)

Zircônia Estabilizada Calcia (CSZ) como o nome diz aqui o estabilizador é óxido de cálcio. Zircônia Estabilizada Calcia (CSZ) tem um ponto de fusão de 2700 °C com uma densidade de 5,6 g/cm³. São frequentemente conhecidos por sua alta estabilidade térmica e oferecem extrema resistência a choques. As aplicações populares de Zircônia Estabilizada Calcia (CSZ) inclui revestimento para garantir resistência ao desgaste, como refratário e como barreira térmica.

Zircônia Estabilizada Ceria (CSZ)

Zircônia Estabilizada Ceria (CSZ) utiliza céria para estabilizar a zircônia em sua estrutura cristalina. São quimicamente resistentes e usados basicamente para aplicações em altas temperaturas. Como a adição de céria aumenta a condutividade do oxigênio, são usados como eletrólitos sólidos em células de combustível. Zircônia Estabilizada Ceria (CSZ) também funcionam como sensores de oxigênio.

Zircônia estabilizada com céria A densidade é de 6,6 g/cm³ e a pureza é de aproximadamente 99 1TP³T. As aplicações do CSZ incluem materiais de moagem de alta estabilidade em tintas e indústrias relacionadas. Também são usados como catalisadores em sistemas de exaustão na indústria automobilística.

Zircônia estabilizada por alumina (ASZ)

A ASZ é feita a partir da combinação de alumina de alta qualidade em uma estrutura cristalina de ZrO₂. Sua porcentagem de alumina varia de 10 % a 50%, dependendo do grau produzido. A zircônia estabilizada com alumina oferece alta tenacidade à fratura e excelente resistência. As ASZ são utilizadas em aplicações automotivas, aeroespaciais e na indústria médica.

A ASZ também é utilizada na fabricação de ferramentas de corte. São utilizadas em aplicações que exigem contrapartes cerâmicas de alto desempenho. A estabilização com alumina a auxilia em condições adversas. A densidade da ASZ é de cerca de 3,7 a 3,8 g/cc.

Comparando zircônia estabilizada

Então, tivemos uma breve ideia do porquê zircônia estabilizada e quais são os tipos mais proeminentes. Aqui está uma tabela comparativa rápida com diferentes tipos de zircônia.

Zircônia parcialmente estabilizada e zircônia totalmente estabilizada

Zircônia parcialmente estabilizada (PSZ) são de diferentes tipos. Podem ser estabilizados com magnésio, cálcio ou ítria. A zircônia com magnésia teria aproximadamente 10 % MgO. À base de magnésia Zircônia parcialmente estabilizada é extremamente resistente e funciona em temperaturas mais altas.

Zircônia estabilizada com ítria com 4% - 10 % de ítrio é geralmente referido como Zircônia parcialmente estabilizada. Enquanto aquele com 8% de Ítrio e 8-9% Y2O3 dopado com ZrO2 é denominado como zircônia totalmente estabilizada. Para aplicações que exigem extrema tenacidade, os engenheiros geralmente usam PSZ em vez de totalmente estabilizado.

Conclusão

O avanço na tecnologia de materiais sempre garante o melhor material para cada aplicação. A funcionalidade é fundamental na hora de escolher a cerâmica de nova geração para a aplicação desejada. A estabilização garante um desempenho estável na temperatura desejada. Quando se trata de adaptabilidade, sem dúvida zircônia estabilizada supera o convencional.