Şaşırtıcı bir şekilde, 17 farklı zirkonyum türü var. Bu, 6 veya 7'den çok daha fazla! Bu türler belirli özelliklere göre sınıflandırılır. Her biri, dayanıklılık, paslanmazlık, ısıya dayanıklılık ve zorlu koşullara karşı dayanıklılık gibi belirli bir özelliğe sahip olduğu için faydalıdır.
Şimdi zirkonyum hakkında daha fazla bilgi edinme zamanı. Öyleyse okumaya devam edin!
Zirkonyum nedir ve kaç farklı sınıfı vardır?
Zirkonyum nedir ve kaç çeşidi vardır?
Zirkonyum/Zirkonyum oksit (ZrO2) Yüksek sıcaklıklara dayanıklı, yüksek performanslı bir seramik malzemedir. Minerallerden elde edilir. Alman bilim insanı Martin Heinrich Klaproth, 1789 yılında zirkonyum (ZrSiO₄) üzerinde çalışırken zirkonyumu tanımladı. Zirkonyumdan oksitler elde etti ve bunlara zirkonyum adını verdi. Daha sonra, 1824 yılında Jöns Jakob Berzelius adlı İsveçli bir kimyager, Zirkonyumdan ilk kez zirkonyum izole etti.
Zirkonyum, ince beyaz bir tozdur. Çok güçlüdür ve ani sıcaklık değişimlerine maruz kaldığında kırılma eğilimi göstermez. Ayrıca güçlü kimyasallara karşı da dayanıklıdır.
Bu harika özellikleri sayesinde zirkonyum birçok alanda uygulama alanı bulmaktadır. Seramik bıçakların, tıbbi aletlerin, endüstriyel makinelerin, havacılık parçalarının ve elektrik yalıtkanlarının üretiminde kullanılır.
Isıya karşı koruma sağlayan kaplamalar, araç egzoz konvertörleri, oksijen sensörleri ve yakıt hücresi membranları gibi teknolojik olarak geliştirilmiş diğer malzemelerin geliştirilmesinde de kullanılmaktadır. İnsan vücuduyla uyumluluğu nedeniyle diş kronları ve tıbbi implantların üretiminde kullanılabilir.
Normal sıcaklıkta zirkonyum monoklinik formdadır. Ancak sıcaklık arttığında faz dönüşümüne uğrar ve böylece şekli değişir. Bu malzemenin erime noktası çok yüksektir. 2716 santigrat derecede erir.
İşte nasıl dönüştüğü:
-
1170°C’de tetragonal zirkonyum haline gelir.
-
2370°C'de kübik bir şekle dönüşür. Bu kübik form genellikle Elmas görünümünde mücevherler yapın.
-
2370°C'nin üzerinde ve erimeden hemen önce zirkonyum florit yapısını alır.
Bu değişiklikler zirkonyumun ne kadar stabil olduğunu etkiler ve bazı özelliklerini değiştirir.
Zirkonyum çeşitli özelliklerine göre çeşitlere ayrılır:
-
Stabilizasyon yöntemleri, örneğin itriya veya kalsiyum gibi minerallerin eklenmesi.
-
Kompozit yapılar.
-
Özel karışımlar ve kullanımları.
-
İşleme ve fiziksel özellikler.
-
Endüstride benzersiz uygulamalar.
17 çeşit zirkonyum açıklandı
Örneğin, üretimde yaygın olarak kullanılan 17 çeşit zirkonyum vardır. diş implantları ve ortopedik aletler.
Stabilizasyon yöntemlerine göre zirkonyum çeşitleri
-
Monoklinik Zirkonyum
Bu, zirkonyanın en saf ve normal sıcaklık koşullarında en kararlı halidir. Aynı zamanda oldukça kırılgandır ve pek güçlü değildir. Gücünü artırmak için hala nispeten zayıftır ve tetragonal zirkonya polikristallerine (TZP) dönüştürülmesi gerekir.
-
Tetragonal Zirkonyum
Bu tip yüksek sıcaklıklara dayanıklıdır. Daha güçlü ve dayanıklıdır, bu nedenle diş hekimliği aletleri ve yüksek performanslı seramikler için uygundur.
-
Kısmen Stabilize Zirkonyum (PSZ)
Bu tip, hem monoklinik hem de tetragonal zirkonyum oksitleri aynı tipte bir arada bulundurur. İtriyum veya kalsiyum anlamına gelen kalsiyum kullanılarak stabilize edilir. Kullanılan stabilizatör, PSZ'nin özelliklerini değiştirir. Genel olarak daha sert ve dayanıklıdır.
-
Tam Stabilize Zirkonyum (FSZ)
FSZ, kübik zirkonyanın kararlı bir formudur. Yüksek sıcaklık ve kimyasal kararlılığa sahiptir. Yukarıda belirtilen özellikleri nedeniyle termal bariyer kaplamalarda ve sensörlerde kullanılır.
-
Seryum Stabilize Zirkonya (CSZ)
CSZ, zirkonyumun CeO2 ile katkılanmasıyla elde edilir. Oldukça kararlıdır, neredeyse kırılmazdır ve düşük sıcaklıklarda da iyi performans gösterir. Tüm bunlar, CSZ'yi tıbbi ve endüstriyel uygulamalar için uygun hale getirir.
Kompozit yapılara dayalı zirkonyum çeşitleri
-
Zirkonyum Sertleştirilmiş Alümina (ZTA)
ZTA, Zirkonyum ve Alüminanın bir birleşimidir. Bu malzemeler ZTA'ya eklendiğinde daha sert ve dayanıklı bir malzeme elde edilir. Bu özellikleri sayesinde ZTA, diş hekimliği, eklem protezleri, kesici takımlar, motor parçaları ve madencilik ekipmanları gibi alanlarda uygulama alanı bulur.
-
NanoZR
NanoZR, minik zirkonyum parçacıklarını alüminyum oksitle birleştirir. ZTA'nın geliştirilmiş bir versiyonu olan bu malzeme, yüksek ısıda ekstra tokluk ve stabilite sunar. Bu özellikleri, NanoZR'yi tıbbi aletler, yüksek sıcaklık uygulamaları ve diş implantları için mükemmel kılar.
-
Çok Katmanlı Zirkonyum (M3Y, M4Y, M5Y, M6Y ve M3Y-5Y, M3Y-4Y gibi hibrit varyantlar)
Bu zirkonyum türleri, farklı zirkonyum karışımlarından oluşan katmanlara sahiptir. Bu katmanlama, onlara daha iyi şeffaflık, dayanıklılık ve vücutla uyumluluk sağlar. "Y" harfi itriya (Y₂O₃) anlamına gelir ve sayı, her türde kaç mol itriya olduğunu gösterir. Örneğin, M3Y'de 3 mol itriya bulunurken, M5Y'de 5 mol itriya bulunur. Bu özellikler, çok katmanlı zirkonyumu diş implantları için en iyi seçeneklerden biri haline getirir.
-
Dönüştürülmüş Sertleştirilmiş Zirkonyum
Bu tip, fazını değiştirmek için gerilim kullanılarak tetragonal zirkonyumdan üretilmiştir. Son derece dayanıklı ve aşınmaya dirençlidir, bu da onu kesici aletler ve diş implantları için ideal kılar.
Zirkonyum esaslı özel kompozisyonların çeşitleri ve uygulamaları
-
Yttria-Stabilize Tetragonal Zirkonyum Polikristalleri (Y-TZP)
Y-TZP, yttria eklenerek modifiye edilmiş, güçlü ve dayanıklı bir zirkonyum alt türüdür. Bu, onu piyasadaki en güçlü zirkonyum formlarından biri yapar. Yüksek mukavemeti ve kararlılığı sayesinde çeşitli diş ekipmanları, protezler ve cerrahi aletler yapımında kullanılır. Bu özellikleri sayesinde mukavemet ve dayanıklılık gerektiren uygulamalarda kullanıma uygundur.
-
Monolitik zirkonyum
Monolitik zirkonyum, Y-TZP zirkonyumun tek katmanlı bir versiyonudur. En dayanıklı malzemelerden biridir ve uzun süreli kullanıma ve kötü kullanıma dayanıklıdır. Bu, sağlamlığı nedeniyle kuron ve köprü gibi diş hekimliği uygulamalarında kullanılmaya ideal olduğu anlamına gelir. Ayrıca, yorulmadan birden fazla kez kullanılabildiği için tıbbi ve diş hekimliği operasyonlarında kullanıma uygundur.
-
Magnezya-Stabilize Zirkonyum (Mg-PSZ)
Bu zirkonyum türü, magnezyum oksit eklenerek stabilize edilir ve yüksek termal ve kırılma tokluğuna sahiptir. Bu özelliklere sahip olması nedeniyle, malzemelerin yüksek sıcaklığa maruz kaldığı havacılık ve uzay gibi yüksek sıcaklık uygulamalarında yaygın olarak kullanılır. Ayrıca, fırın astarlarında ve yüksek termal şok direncine sahip malzemelerin gerekli olduğu diğer bazı endüstriyel uygulamalarda da kullanılır.
-
3Y-HA
Bu zirkonyum türü, 3 mol 1TP 3T yitriya içeren, itriya ve hidroksiapatit ile kısmen stabilize edilmiş zirkonyumdur. Kemik dokusunun hiyerarşik yapısını taklit eder ve bu nedenle ortopedik implantlarda kullanılır. Bu zirkonyum, hidroksiapatit ile entegredir ve bu da malzeme ile kemik arasındaki bağı iyileştirir ve ayrıca yeni kemik dokusu oluşumunu destekleyebilir.
İmplantlar çıkarıldığında kemik yoğunluğu kaybını da azaltır ve antibakteriyel etkiye sahip olabilir. Bu özellikler, 3Y-HA zirkonyumun yük taşıyan kemiklerin kırık fiksasyonunda kullanılan kemik vidaları, plaklar, yapay eklemler ve diğer bileşenlerin üretiminde kullanılmasını uygun hale getirir.
-
3Y
3Y zirkonyum, 3 mol 1TP 3T itriya ile stabilize edilmiş bir diğer türdür. Yüksek mekanik mukavemeti ve azaltılmış yarı saydamlığı ile bilinir. Bu özelliklerin birleşimi, onu diş kronları ve protezler için popüler bir tercih haline getirir. Ancak itriya miktarının bu oranın üzerine çıkması mukavemet kaybına yol açabileceğinden, bileşimindeki denge çok önemlidir. Bu malzeme, kozmetik diş hekimliği ve tıbbi protezler gibi hem estetiğin hem de mukavemetin önemli olduğu uygulamalar için güvenilirdir.
İşleme ve özelliklere göre özel zirkonyum türleri
-
Düşük Sıcaklıkta Bozunma (LTD) Zirkonyum
LTD zirkonyum, nemin neden olduğu hasara dayanıklı olacak şekilde üretilmiştir. Bu sayede ıslak koşullarda güçlü ve uzun ömürlüdür. Genellikle zamanla eskiyen diş implantlarında ve endüstriyel aletlerde kullanılır.
-
Sıcak İzostatik Pres (HIP) Zirkonyum
HIP zirkonyum, yüksek basınç ve ısı kullanılarak üretilir. Bu işlem onu çok yoğun ve güçlü kılar. Endüstriyel bıçaklar, boşluk alt halkaları, MWD manşonları ve su jeti piston parçaları gibi en kaliteli ürünlerde kullanılır.
-
Seramik Enjeksiyon Kalıplama Zirkonyum
Seramik enjeksiyon kalıplamada, İtriyum Stabilize Zirkonya, Magnezyum Stabilize Zirkonya ve Seryum Stabilize Zirkonya gibi tipler kullanılır. İşlem sırasında parçacık boyutu 1 μm civarında tutulur. Bu, nihai ürünün mukavemetini ve dayanıklılığını artırır.
Belirli uygulamalara dayalı ek tipler
-
3Y-4Y, M3Y-5Y ve M4Y-5Y gibi diğer çok katmanlı varyantlar
Çok katmanlı zirkonyum Farklı itriyum zirkonyumlarından yapılmış üç katmana sahiptir. Bu katmanlar çekirdekten yüzeye doğru uzanır. Yüksek kaliteli diş kronlarında, köprülerde ve implantlarda kullanılır. Çok katmanlı zirkonyum, gerçek dişler gibi doğal görünür ve dayanıklıdır. Daha fazla itriyum içeren zirkonyum, doğal dişler gibi daha şeffaftır, ancak daha az esnek ve daha az dayanıklıdır.
Diş hekimliğinde hangi zirkonyum türleri kullanılır?
Diş hekimliğinde, vücut için güçlü ve güvenli oldukları için özel zirkonyum türleri tercih edilmektedir. En yaygın olanları İtriyum Stabilize Tetragonal Zirkonyum Polikristaller (Y-TZP), Magnezyum Stabilize Zirkonyum (Mg-PSZ) ve Zirkonyum Güçlendirilmiş Alümina'dır (ZTA). Diş hekimleri bu türleri tek başlarına veya katmanlı zirkonyumun bir parçası olarak kullanırlar.
Çözüm
Bunlar, zamanla gelişmeye devam eden 17 ana zirkonyum türüdür. Ürününüz için doğru türü seçmek zor olabilir. Bu nedenle seramik üreticileri, ihtiyaçlarınızı anlayarak ve sizin için mükemmel ürünü yaratarak size yardımcı olur.