A zircônia é um material cerâmico avançado com uma ampla gama de aplicações. Possui propriedades excepcionais. Entre suas muitas propriedades, a dureza é uma característica crucial e decisiva em aplicações como odontológica e aeroespacial.
Abaixo discutiremos com você a principal propriedade da dureza da zircônia.
O que é zircônia e por que a dureza é importante?
A fórmula química da zircônia é ZrO₂. Trata-se de um material cerâmico avançado conhecido por sua alta resistência, resistência ao desgaste e estabilidade térmica. Entre os vários indicadores de desempenho, a dureza se reflete principalmente na capacidade de resistir à deformação e a arranhões. Para o óxido de zircônio, a alta dureza o torna um material indispensável em diversas aplicações duráveis e resistentes ao desgaste, como algumas ferramentas de corte, coroas, próteses e outras peças.
Dureza da zircônia em diferentes escalas
Dureza de Mohs
A dureza Mohs do óxido de zircônio é de cerca de 8,5, ligeiramente inferior à do óxido de alumínio (a safira tem 9). Sua dureza é muito superior à da maioria dos metais e cerâmicas comuns, o que o torna altamente resistente a arranhões e danos superficiais em alguns ambientes de desgaste intenso e propenso à corrosão.
Dureza Vickers
A dureza Vickers do óxido de zircônio está entre 1200-1400 HV, e a dureza Vickers de diferentes componentes processados pode variar ligeiramente. Este valor destaca sua resistência à deformação plástica sob carga concentrada e é uma escolha ideal para algumas ferramentas de precisão e revestimentos resistentes ao desgaste!
Dureza Knoop
Em algumas aplicações mais precisas, o teste de dureza Knoop pode medir a dureza da zircônia em valores semelhantes às medições Vickers, o que pode ajudar a verificar sua robustez a vários métodos de teste.
Fatores que afetam a dureza da zircônia
Estrutura cristalina
Existem três principais formas cristalinas de zircônia: monoclínica, tetragonal e cúbica. A zircônia tetragonal é geralmente estabilizada com óxido de ítrio (Y-TZP) e apresenta a maior dureza devido à sua estrutura cristalina densa e uniforme.
Aditivos estabilizantes
A adição de aditivos como óxido de ítrio (Y₂O₃) e óxido de magnésio (MgO) ao óxido de zircônio pode melhorar significativamente as propriedades mecânicas do óxido de zircônio, incluindo a dureza. O Y-TZP é chamado de "aço cerâmico" devido à sua excelente dureza e tenacidade à fratura.
Tecnologia de processamento
A temperatura, a pressão e o tempo de sinterização desempenham um papel crucial na determinação da microestrutura e da dureza da zircônia. Um processamento de alta qualidade pode garantir que os produtos de zircônia tenham porosidade mínima e obtenham valores de dureza ainda mais excelentes.
Dureza da zircônia vs. outros materiais
Comparação com outras cerâmicas
Alumina:A zircônia é um pouco mais macia que a alumina, mas tem maior tenacidade e é superior em muitas aplicações.
Carboneto de silício (SiC) e carboneto de boro (B₄C):Esses materiais são mais duros que a zircônia, mas sua tenacidade à fratura é baixa, por isso a zircônia é mais popular em alguns ambientes onde o impacto é comum.
Comparação com Metal
Embora não seja tão duro quanto alguns materiais cerâmicos, o óxido de zircônio é muito mais duro que a maioria dos metais, incluindo aço e titânio. Isso também o torna ideal para muitos componentes de alto desgaste.
Aplicações da Zircônia com base em sua dureza
Ferramentas industriais e peças de desgaste
A alta dureza e resistência ao desgaste da zircônia fazem dela um componente eficaz contra o desgaste nas indústrias automotiva e aeroespacial.
Aplicações médicas e odontológicas
Na área médica, o óxido de zircônio é amplamente utilizado em coroas dentárias, implantes e instrumentos cirúrgicos devido à sua resistência ao desgaste e biocompatibilidade.
Jóias e pedras preciosas
A zircônia cúbica tem um brilho comparável ao do diamante e dureza extremamente alta, o que a torna uma alternativa popular na indústria de joias.
Perguntas frequentes
Qual é a dureza da zircônia?
A dureza Mohs do óxido de zircônio é geralmente 8,5, e sua dureza Vickers está entre 1200-1400HV, o que tem resistência ao desgaste e a arranhões muito forte.
Como a dureza da zircônia cúbica se compara?
A dureza de Mohs da zircônia cúbica também é 8,5, mas seu uso principal é decoração de joias, não aplicação industrial.
Como a zircônia se compara aos metais?
A zircônia é mais dura que a maioria dos metais, como aço e titânio, o que a torna ideal para aplicações resistentes ao desgaste.
Conclusão
A excelente dureza da zircônia a torna um material líder para aplicações industriais e decorativas. Possui alta resistência ao desgaste e à deformação, além de manter a integridade estrutural sob condições extremas. É um material indispensável em muitos setores.