Объяснение 17 типов циркония

Удивительно, но существует 17 различных типов циркония. Это намного больше, чем 6 или 7! Эти типы классифицируются по определенным характеристикам. Каждый из них полезен, поскольку имеет определенное свойство: прочность, не ржавеет, выдерживает жар и остается стабильным при испытаниях.

Теперь пришло время узнать больше о цирконии. Итак, продолжайте читать!

Что такое цирконий и сколько у него различных классов?

Что такое цирконий и сколько его видов?

Цирконий/оксид циркония (ZrO2) это высокоэффективный керамический материал, который может выдерживать высокие температуры. Он производится из минералов. Немецкий ученый Мартин Генрих Клапрот выделил цирконий в 1789 году, работая с цирконом (ZrSiO₄). Он получил оксиды из циркония и дал им название цирконий. После этого в 1824 году шведский химик по имени Йенс Якоб Берцелиус впервые выделил цирконий из циркона.

Цирконий — это мелкий белый порошок. Он очень прочный и не ломается при резких перепадах температур. Он также устойчив к сильным химикатам.

Благодаря этим замечательным характеристикам цирконий находит свое применение во многих областях. Он используется в производстве керамических ножей, медицинских инструментов, промышленных машин, деталей для аэрокосмической отрасли и электроизоляторов.

Он также применяется при разработке других технологически усовершенствованных материалов, таких как покрытия, защищающие от жары, нейтрализаторы выхлопных газов автомобилей, датчики кислорода и мембраны топливных элементов. Благодаря своей совместимости с человеческим телом он может использоваться при изготовлении зубных коронок и медицинских имплантатов.

При обычной температуре цирконий находится в моноклинной форме. Но когда температура повышается, цирконий претерпевает фазовое превращение и, таким образом, меняет свою форму. Температура плавления этого материала очень высока. Фактически, он плавится при 2716 градусах Цельсия.

Вот как это трансформируется:

• При температуре 1170°C он превращается в тетрагональный цирконий.

• При 2370°C он переходит в кубическую форму. Эта кубическая форма часто используется для изготавливать украшения, похожие на бриллианты.

• При температуре выше 2370°C и непосредственно перед плавлением цирконий приобретает структуру флюорита.

Эти изменения влияют на стабильность диоксида циркония и изменяют некоторые его свойства.

Цирконий подразделяется на типы в зависимости от различных характеристик:

• Методы стабилизации, такие как добавление минералов, таких как иттрий или кальций.

• Композитные конструкции.

• Специальные смеси и применения.

• Обработка и физические характеристики.

• Уникальные применения в отраслях промышленности.

Объяснение 17 типов циркония

Существует 17 видов циркония, которые широко применяются в производстве, например, при производстве зубные имплантаты и ортопедические инструменты.

Виды циркония по методам стабилизации

1. Моноклинный цирконий

Это самая чистая форма циркония и самая стабильная при нормальных температурных условиях. Она также очень хрупкая и не очень прочная. Она все еще относительно слаба, чтобы увеличить ее прочность, ее необходимо преобразовать в тетрагональные поликристаллы циркония (TZP).

2. Тетрагональный цирконий

Этот тип стабилен при высоких температурах. Он прочнее и долговечнее, поэтому подходит для стоматологических инструментов и высокопроизводительной керамики.

3. Частично стабилизированный диоксид циркония (PSZ)

Этот тип имеет как моноклинный, так и тетрагональный цирконий, присутствующий в одном типе. Он стабилизируется с помощью иттрия или кальция, что означает кальций. Используемый стабилизатор изменяет свойства PSZ. В целом, он более трудный и долговечный.

4. Полностью стабилизированный диоксид циркония (FSZ)

FSZ — стабильная форма кубического циркония. Имеет хорошую высокотемпературную и химическую стабильность. Благодаря вышеупомянутым характеристикам применяется в термобарьерных покрытиях, а также в датчиках.

5. Цирконий, стабилизированный церием (CSZ)

CSZ получают, когда цирконий легируют CeO2. Он очень стабилен, практически неразрушим и также хорошо работает при низких температурах. Все это делает CSZ пригодным для медицинских и промышленных применений.

Виды циркония на основе композитных структур

1. Циркониевый закаленный оксид алюминия (ZTA)

ZTA — это комбинация циркония и оксида алюминия. Эти материалы при включении в ZTA дают еще более твердый и прочный материал. Благодаря этим характеристикам ZTA находит применение в стоматологии, замене суставов, режущих инструментах, деталях двигателей и горнодобывающем оборудовании и т. д.

2. НаноЗР

NanoZR сочетает в себе крошечные частицы циркония с оксидом алюминия. Это улучшенная версия ZTA с дополнительной прочностью и стабильностью при высоких температурах. Эти качества делают NanoZR идеальным для медицинских инструментов, высокотемпературного использования и зубных имплантатов.

3. Многослойный цирконий (M3Y, M4Y, M5Y, M6Y и гибридные варианты, такие как M3Y-5Y, M3Y-4Y и т. д.).

Эти типы циркония имеют слои различных смесей циркония. Такое наслоение придает им лучшую прозрачность, прочность и совместимость с организмом. «Y» обозначает иттрий (Y₂O₃), а число говорит о том, сколько молей иттрия содержится в каждом типе. Например, M3Y имеет 3 моля, а M5Y — 5 молей иттрия. Эти особенности делают многослойный цирконий лучшим выбором для зубных имплантатов.

4. Трансформированный закаленный цирконий

Этот тип изготавливается из тетрагонального циркония с использованием напряжения для изменения его фазы. Он чрезвычайно прочен и устойчив к износу, что делает его идеальным для режущих инструментов и зубных имплантатов.

Виды специальных композиций на основе циркония и их применение

1. Тетрагональные поликристаллы диоксида циркония, стабилизированные иттрием (Y-TZP)

Y-TZP — это подтип циркония, который модифицируется путем добавления иттрия, чтобы сделать его прочным и долговечным. Это делает его одной из самых прочных форм циркония на рынке. Это связано с его высокой прочностью и стабильностью, поэтому он используется для изготовления различного стоматологического оборудования и протезов, а также хирургических инструментов. Благодаря этим свойствам он подходит для использования в приложениях, где требуются прочность и долговечность.

2. Монолитный цирконий

Монолитный цирконий — это однослойная версия циркония Y-TZP. Это один из самых прочных материалов, который может выдерживать многократную эксплуатацию и злоупотребления. Это означает, что он идеально подходит для использования в стоматологических приложениях, например, коронках и мостах, благодаря своей стабильности. Это делает его пригодным для использования в медицинских и стоматологических операциях, поскольку его можно использовать несколько раз без усталости.

3. Цирконий, стабилизированный оксидом магния (Mg-PSZ)

Этот тип циркония затем стабилизируется путем включения оксида магния и характеризуется высокой термической и трещиностойкости. Благодаря обладанию этими свойствами он широко используется в высокотемпературных приложениях, таких как аэрокосмическая промышленность, где материалы подвергаются воздействию высокой температуры. Он также используется в футеровке печей и некоторых других промышленных приложениях, где требуется материал с высокой стойкостью к тепловому удару.

4. 3Y-HA

Этот тип циркония представляет собой частично стабилизированный иттрием и гидроксиапатитом цирконий, который имеет 3 моль% иттрия. Он дублирует иерархическую структуру костной ткани и поэтому используется для ортопедических имплантатов. Этот цирконий интегрирован с гидроксиапатитом, что улучшает связь между этим материалом и костью, а также может способствовать образованию новой костной ткани.

Он также снижает потерю плотности костной ткани при извлечении имплантатов, а также может оказывать антибактериальное действие. Именно эти свойства делают цирконий 3Y-HA пригодным для использования в производстве костных винтов, пластин, искусственных суставов и других компонентов, используемых при фиксации переломов несущих нагрузку костей.

5. 3 года

3Y цирконий — еще один тип, стабилизированный 3 mol% иттрием. Он известен своей высокой механической прочностью и пониженной прозрачностью. Такое сочетание свойств делает его популярным выбором для зубных коронок и протезов. Однако увеличение количества иттрия сверх этого процента может привести к потере прочности, поэтому баланс в его составе имеет решающее значение. Этот материал пользуется доверием в тех областях, где важны как эстетика, так и прочность, например, в косметической стоматологии и медицинском протезировании.

Специализированные типы циркония на основе обработки и свойств

1. Низкотемпературная деградация (LTD) циркония

Цирконий LTD создан для сопротивления повреждениям, вызванным влагой. Это делает его прочным и долговечным во влажных условиях. Его часто используют для зубных имплантатов, которые со временем стареют, и в промышленных инструментах.

2. Горячее изостатическое прессование (ГИП) циркония

HIP цирконий создается с использованием высокого давления и тепла. Этот процесс делает его очень плотным и прочным. Он используется в высококачественных продуктах, таких как промышленные лопатки, зазорные подкольца, втулки MWD и детали водоструйного плунжера.

3. Литье керамики под давлением из диоксида циркония

Для литья керамики под давлением используются такие типы, как стабилизированный иттрием цирконий, стабилизированный магнием цирконий и стабилизированный церием цирконий. В ходе процесса размер частиц поддерживается около 1 мкм. Это повышает прочность и долговечность конечного продукта.

Дополнительные типы на основе конкретных применений

1. 3Y-4Y, M3Y-5Y и другие многослойные варианты, такие как M4Y-5Y

Многослойный цирконий имеет три слоя, изготовленные из различных оксидов иттрия и циркония. Эти слои идут от сердцевины к поверхности. Он используется в высококачественных зубных коронках, мостах и имплантатах. Многослойный оксид циркония выглядит естественно, как настоящие зубы, и является прочным. Цирконий с большим количеством оксида иттрия более прозрачен, как натуральные зубы, но он менее гибкий и менее долговечный.

Какие виды циркония используются в стоматологии?

В стоматологии выбирают особые типы циркония, поскольку они прочны и безопасны для организма. Наиболее распространенными являются стабилизированные иттрием тетрагональные поликристаллы циркония (Y-TZP), стабилизированный магнием цирконий (Mg-PSZ) и закаленный оксид алюминия циркония (ZTA). Стоматологи используют эти типы сами по себе или как часть слоистого циркония.

Заключение

Это 17 основных типов циркония, которые продолжают совершенствоваться с течением времени. Выбор правильного типа для вашего продукта может быть сложным. Вот почему производители керамики помогают, понимая ваши потребности и создавая идеальный продукт для вас.