Poucas pessoas ficaram com o conhecimento de zircão, um mineral do qual o zircônio é extraído. No entanto, o recurso que ele proporciona a indústrias como usinas nucleares, engenharia mecânica, indústria química, odontologia e medicina em geral é indispensável. O zircônio apresenta vantagens como estabilidade térmica, alta densidade, dureza (mais duro que o alumínio) e alta resistência à pressão. Outras vantagens do zircônio são a alta condutividade de íons de oxigênio e o alto ponto de fusão.
No entanto, o zircônio sofre mudanças de fase indesejadas, especialmente em condições de alta temperatura. Por isso, o óxido de magnésio é usado como estabilizador. Isso abre um leque de vantagens das quais praticamente todos os setores da indústria podem se beneficiar.
O que é zircônio?
À primeira vista, o zircônio é um metal cinza-prateado, altamente dúctil e com incrível resistência ao calor. O metal é resistente ao calor e só funde em temperaturas superiores a 1855 graus Celsius. Sendo um recurso valioso na indústria, você pode se perguntar o quão raro o zircônio deve ser!
Bem, é extraído do zircão, um mineral abundante sob a areia de muitas águas costeiras. Observe que os depósitos minerais estão espalhados pela superfície da Terra, em vez de concentrados. O mineral é bastante popular na China, Austrália, Ucrânia, Indonésia e África do Sul.
Tendo sido descoberto em 1795 por Martin Klaproth, um químico alemão, o mineral não subiu no ranking de uso industrial. No entanto, as paradas começaram a subir quando o primeiro zircônio puro (sem outros elementos ou estabilizantes) foi produzido em 1925. O uso do metal atingiu o pico na década de 1940, quando muitas usinas nucleares descobriram sua resistência térmica e química.
Para que é usado o zircônio?
Cerca de 90% de zircônio é usado em usinas nucleares como revestimento em reatores nucleares. Seus altos pontos de fusão e ebulição o tornam resistente a condições extremas de temperatura. Além disso, é altamente não reativo a produtos químicos, pois não absorve nêutrons durante as reações de fissão nuclear. Isso o torna um excelente revestimento para barras de combustível e adequado para a função de revestimento em torno de pastilhas de urânio.
Apesar de seu amplo uso na energia nuclear, a relevância do zircônio abrange diversos setores, incluindo gemas artificiais, engenharia mecânica, filamentos, odontologia e indústria química. A notável resistência do zircônio a reações químicas o torna um recurso importante nesta última indústria.
A versatilidade do metal o torna vulnerável a manipulações químicas para obter o máximo dele. Por exemplo, o zircônio é combinado com oxigênio para obter óxido de zircônio ou zircônia. Esta última oferece uma infinidade de aplicações industriais nas quais vale a pena investir.
Zircônia em um olhar elegante
A zircônia ocorre naturalmente, mas também pode ser produzida sinteticamente por derivação do zircão ou do silicato de zircônio (ZrSiO4). Sendo um dos óxidos mais importantes derivados do zircão, a zircônia é aplicável a muitas necessidades industriais, como a odontológica.
Zircônia em Odontologia
Ao longo dos anos, os dentistas têm buscado maneiras de elevar o sorriso e a saúde bucal. E embora alguns dentes, quebrados e desgastados, possam não ser remineralizados, os pacientes recorrem a restaurações de metal ou porcelana. Com o avanço das coroas dentárias de zircônia, as pessoas estão recorrendo a coroas que podem prolongar o sorriso por mais de 2 décadas.
Se você sofre com dentes fracos e deformados, as coroas de zircônia podem fazer com que você passe anos mastigando alimentos duros, suportando toda a pressão exercida. Embora as coroas de cerâmica de zircônia sejam uma nova opção, muitas pessoas preferem porcelana para os dentes da frente. A principal preocupação aqui é que as coroas de zircônia para os dentes da frente não combinam com os outros dentes.
UM Estudo de 2016 sobre a segurança das coroas de zircônia A biocompatibilidade foi estabelecida para o corpo. Ou seja, as coroas não desencadeiam respostas ou reações no corpo, como inflamações. Sua biocompatibilidade, aliada à alta resistência mecânica, torna o dióxido de zircônio útil na regeneração óssea.
Zircônia estabilizada com magnésia (MgO-ZrO2)
Embora o dióxido de zircônio puro represente um avanço em muitas indústrias, ele não se mantém estável em temperaturas elevadas após a sinterização. Como passa por uma mudança de fase monoclínica tetragonal, perde estabilidade e o volume muda à medida que esfria. Portanto, é estabilizado com óxidos metálicos, como o óxido de magnésio, que lhe conferem uma fase tetragonal em temperaturas elevadas. Portanto, a zircônia estabilizada com magnésia (MSZ) possui propriedades mecânicas superiores.
A resiliência do MSZ à transformação de fase o torna resistente à corrosão. Sendo biocompatível, o MSZ é seguro para uso em ortopedia e odontologia.
A resiliência da zircônia estabilizada com magnésia contra a transformação de fase a ajuda a manter suas propriedades mecânicas e alta resistência térmica, conforme necessário em cerâmicas. Outros materiais são propensos à expansão térmica, desgaste, corrosão química e transformação de fase. Portanto, a MSZ torna-se um revestimento eficiente para sistemas de exaustão, revestimentos de fornos e turbinas a gás.
Como a zircônia estabilizada com magnésia é usada em cerâmica?
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Medicina: MSZ é um material sólido biocompatível que pode ser usado para fortalecer dentes fracos e desgastados, próteses e articulações desgastadas.
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Engenharia mecânica: A alta resistência ao desgaste do MSZ o torna ideal para a fabricação de ferramentas de corte e peças não resistentes.
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Materiais resistentes ao calor: Esses materiais podem ser empregados nas indústrias aeroespacial e de energia nuclear, onde há geração de alta energia e temperatura. São úteis também na fabricação de revestimentos de fornos e pás de turbinas.
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Eletricidade: Devido à baixa condutividade elétrica, estabilidade térmica e incrível rigidez dielétrica, as cerâmicas MSZ são usadas para fabricar isoladores.
Propriedades da zircônia estabilizada com magnésia
Propriedades Mecânicas
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Cor: Amarelo
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Densidade: 5,7g/cm3
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Resistência à compressão: 2500MPa
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Módulo de elasticidade: 250GPa
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Coeficiente de Weber: 12M
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Dureza Vickers: 1100 HV0,5
Propriedades elétricas
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Constante dielétrica: 28εr
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Rigidez dielétrica: 13 x 105 V/m
Propriedades térmicas
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Condutividade térmica: 3 W/m·K
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Temperatura máxima de operação: 2100℃
Conclusão
A zircônia estabilizada com magnésia é um insumo valioso para o setor cerâmico e provavelmente veio para ficar. Devido à sua resistência à corrosão e à temperatura, o material pode permanecer procurado por anos, especialmente em sua forma estabilizada. Devido à sua ampla disponibilidade na superfície terrestre, as empresas não têm dificuldade em extraí-la, e na quantidade certa.