Çok az insan bu konuda bilgi sahibi oldu zirkonZirkonyumun çıkarıldığı bir mineraldir. Ancak, nükleer santraller, makine mühendisliği, kimya endüstrisi, diş hekimliği ve genel olarak tıp gibi endüstriler için sağladığı kaynak vazgeçilmezdir. Zirkonyum, termal stabilite, yüksek yoğunluk, sertlik (alüminyum metallerden daha sert) ve yüksek basınç direnci gibi avantajlara sahiptir. Zirkonyumun diğer avantajları arasında yüksek oksijen iyon iletkenliği ve yüksek erime noktası bulunur.
Ancak zirkonyum, özellikle yüksek sıcaklık koşullarında istenmeyen faz değişimlerine uğrar. Bu nedenle magnezyum oksit bir dengeleyici olarak kullanılır. Bu, hemen hemen her endüstri sektörünün faydalanabileceği bir avantaj havuzu sunar.
Zirkonyum Nedir?
İlk bakışta zirkonyum, son derece sünek ve inanılmaz bir ısı direncine sahip, gümüş grisi bir metaldir. Metalin ısıya dayanıklılığı yüksektir ve yalnızca 1855 santigrat derecenin üzerindeki sıcaklıklarda erir. Değerli bir endüstri kaynağı olan zirkonyumun ne kadar nadir olduğunu merak ediyor olabilirsiniz!
Zirkonyum, birçok kıyı sularındaki kumların altında yaygın olarak bulunan bir mineraldir. Mineral yataklarının yoğun bir şekilde dağılmış olmaktan ziyade dünya yüzeyinde yaygın olduğunu unutmayın. Bu mineral Çin, Avustralya, Ukrayna, Endonezya ve Güney Afrika'da oldukça popülerdir.
1795 yılında keşfedildi Martin KlaprothAlman kimyager Šabrăţić'e göre, mineral endüstriyel kullanımda yükselişe geçmedi. Ancak, 1925'te ilk saf zirkonyum (başka elementler veya dengeleyiciler olmadan) üretildiğinde listeler yükselmeye başladı. Metalin kullanımı, birçok nükleer santralin termal ve kimyasal direncini keşfetmesiyle 1940'larda hızla arttı.
Zirkonyum Ne İçin Kullanılır?
Yaklaşık 90% zirkonyum kullanılır nükleer santraller Nükleer reaktörlerde kaplama olarak kullanılır. Yüksek erime ve kaynama noktaları, aşırı sıcaklık koşullarına dayanmasını sağlar. Ayrıca, nükleer fisyon reaksiyonları sırasında nötronları emmediği için kimyasallara karşı son derece tepkisizdir. Bu da onu yakıt çubukları için mükemmel bir kaplama ve uranyum peletlerinin etrafını kaplama görevi görür.
Nükleer enerjide yaygın olarak kullanılmasına rağmen, zirkonyumun önemi yapay değerli taşlar, makine mühendisliği, filamentler, diş hekimliği ve kimya endüstrisi gibi birçok endüstriyi kapsamaktadır. Zirkonyumun kimyasal reaksiyonlara karşı olağanüstü direnci, onu kimya endüstrisinde önemli bir varlık haline getirmektedir.
Metalin çok yönlülüğü, ondan en iyi şekilde yararlanmak için kimyasal manipülasyonlara maruz kalmasına neden olur. Örneğin, zirkonyum oksijenle birleştirilerek zirkonyum oksit veya zirkonya elde edilir. Zirkonyum oksit, yatırım yapmaya değer birçok endüstriyel kullanım alanı sunar.
Şık Bir Bakışta Zirkonyum
Zirkonya doğal olarak bulunur, ancak zirkon veya zirkonyum silikattan (ZrSiO4) türetilerek sentetik olarak da üretilebilir. Zirkondan elde edilen en önemli oksitlerden biri olan zirkonya, diş hekimliği gibi birçok endüstriyel ihtiyaca uygundur.
Diş Hekimliğinde Zirkonyum
Diş hekimleri, yıllar boyunca gülümsemeleri ve ağız sağlığını iyileştirmenin yollarını aradılar. Bazı kırık ve yıpranmış dişler yeniden mineralize edilemese de, hastalar metal veya porselen dolgulara yöneliyor. Zirkonyum diş kaplamalarının ortaya çıkmasıyla birlikte, insanlar gülümsemelerini 20 yıldan fazla koruyabilecek kaplamalara yöneliyor.
Zayıf ve şekilsiz dişlerle mücadele ediyorsanız, zirkonyum kaplamalar, sert yiyecekleri çiğneyerek yıllarca dayanmanıza ve tüm baskıya dayanmanıza yardımcı olabilir. Zirkonyum seramik kaplamalar yeni bir seçenek olsa da, birçok kişi ön dişler için porselen kaplamaları tercih ediyor. Buradaki asıl sorun, ön dişler için zirkonyum kaplamaların diğer dişlerle uyumsuz olmasıdır.
A 2016 yılında zirkonyum kronların güvenliği üzerine yapılan çalışma Vücuda biyouyumluluğu kanıtlanmıştır. Yani, kronlar vücutta iltihaplanma gibi tepkiler veya reaksiyonlar üretmeye neden olmaz. Biyouyumluluğu ve yüksek mekanik mukavemeti, zirkonyum dioksiti kemik yenilenmesinde faydalı kılar.
Magnezya Stabilize Zirkonyum (MgO-ZrO2)
Saf zirkonyum dioksit birçok endüstride çığır açsa da, sinterlemeden sonra yüksek sıcaklıklarda kararlılığını koruyamaz. Tetragonal monoklinik faz değişiminden geçtiği için kararlılığını kaybeder ve soğudukça hacmi değişir. Bu nedenle, yüksek sıcaklıklarda ona tetragonal faz veren magnezyum oksit gibi metal oksitlerle kararlı hale getirilir. Dolayısıyla, magnezya ile stabilize edilmiş zirkonyum (MSZ) üstün mekanik özelliklere sahiptir.
MSZ'nin faz dönüşümlerine karşı dayanıklılığı onu korozyona dayanıklı kılar. Biyouyumlu olması nedeniyle MSZ, ortopedi ve diş hekimliğinde güvenle kullanılabilir.
Magnezya ile stabilize edilmiş zirkonyanın faz dönüşümüne karşı dayanıklılığı, seramiklerde ihtiyaç duyulan mekanik özelliklerini ve yüksek termal direncini korumasına yardımcı olur. Diğer malzemeler ise termal genleşmeye, aşınmaya, kimyasal korozyona ve faz dönüşümüne eğilimlidir. Bu nedenle MSZ, egzoz sistemleri, fırın kaplamaları ve gaz türbinleri için verimli bir kaplama haline gelir.
Magnezya Stabilize Zirkonyum Seramiklerde Nasıl Kullanılır?
-
Tıp: MSZ, zayıf ve yıpranmış dişleri, protezleri ve yıpranmış eklemleri güçlendirmek için kullanılabilen katı, biyouyumlu bir malzemedir.
-
Makine mühendisliği: MSZ'nin aşınma ve yıpranmaya karşı yüksek direnci, onu kesici takımların ve dirençsiz parçaların imalatı için ideal hale getirir.
-
Isıya dayanıklı malzemeler: Bu malzemeler, yüksek enerji ve sıcaklık üretiminin söz konusu olduğu havacılık ve nükleer enerji endüstrilerinde kullanılabilir. Ayrıca fırın astarları ve türbin kanatlarının yapımında da kullanılırlar.
-
Elektrik: Zayıf elektriksel iletkenlik, termal kararlılık ve inanılmaz dielektrik dayanımı nedeniyle MSZ seramikleri yalıtkanların üretiminde kullanılır.
Magnezya Stabilize Zirkonyanın Özellikleri
Mekanik Özellikler
-
Renk: Sarı
-
Yoğunluk: 5,7 g/cm3
-
Basınç dayanımı: 2500MPa
-
Elastik modül: 250 GPa
-
Weber katsayısı: 12M
-
Vickers sertliği: 1100 HV0.5
Elektriksel Özellikler
-
Dielektrik sabiti: 28εr
-
Dielektrik dayanımı: 13 x 105 V/m
Termal Özellikler
-
Isı iletkenliği: 3 W/m·K
-
Maksimum çalışma sıcaklığı: 2100℃
Çözüm
Magnezya ile stabilize edilmiş zirkonya, seramik alanına değerli bir girdi olarak büyük olasılıkla kalıcı olacaktır. Korozyon ve sıcaklık direnci nedeniyle, özellikle stabilize edilmiş haliyle yıllarca rağbet görebilir. Dünya yüzeyinde yaygın olarak bulunması nedeniyle, şirketler onu doğru miktarda çıkarmakta zorluk çekmiyor.