氧化锆与氧化铝陶瓷的耐磨性

介绍

如今，工程师们在高耐磨性应用领域选择氧化锆和氧化铝陶瓷。原因何在？因为这两种陶瓷在先进陶瓷行业中都是卓越的磨料。有趣的是，它们拥有相似的性能，这使得工程师、制造商和一些骨科医生难以抉择。您现在可能想知道——哪种陶瓷最耐磨？今天的文章将解答这个常见问题，并向您展示氧化锆和氧化铝在耐磨性方面卓越的一些关键特性。您将了解它们的性能标准并了解它们之间的区别。让我们开始吧！

氧化锆和氧化铝陶瓷的耐磨性

摩擦造成的磨损促使如今许多公司和行业寻求能够有效抵抗或减轻摩擦、磨损影响的技术陶瓷材料。氧化锆和氧化铝陶瓷是非常坚韧的材料，能够承受重载作业。氧化锆的耐磨性非常强，可以有效地维持设备的使用寿命和性能标准。试想一下，一种体积小巧却不易破碎的陶瓷材料。它非常坚韧，即使在高达 2,100°C 的高温下，也需要经过严格的工艺才能使其破裂。您肯定同意，在高温环境下连续工作数小时的工业机械零件会因持续摩擦而面临磨损的风险。那么，除了氧化锆之外，您还会考虑使用什么其他材料来涂覆或生产这些机械零件呢？

氧化铝是另一种非常坚硬的材料，其特性与氧化锆相似。它是市场上少数能与氧化锆相媲美的先进陶瓷之一。事实上，它的莫氏硬度高达9级，而且耐磨性也令人印象深刻。这意味着，像氧化锆一样，您也可以用它来制造坚韧的机器零件。然而，氧化铝陶瓷的导热性和导电性略优于氧化锆；它们仍然具有出色的耐磨性。那么，作为一名骨科医生、在医院从事牙釉质和牙科工作的牙医，以及一名希望生产重型机械、汽车零部件、电气和工业设备的工程师或制造商，哪种材料是您的最佳选择呢？很难抉择，对吧？别担心，我们将在接下来的部分中通过案例来解释它们之间的差异。

氧化锆陶瓷与氧化铝陶瓷

氧化锆（ZrO2）陶瓷

氧化锆是一种非常坚韧的晶体陶瓷材料，也称为氧化锆（ZrO2）。它是由锆的氧化物形成的，天然存在的形式称为 斜锆石 外观呈象牙白或淡黄色。氧化锆产品以其优异的强度和稳定性，以及对极高温度、断裂、机械应力和腐蚀性化学品的卓越耐受性，被誉为陶瓷市场上最优质的磨料。其异常高的密度和耐磨性，即使在恶劣条件下也能帮助您获得最佳效果。不同形状和尺寸的氧化锆陶瓷是耐火材料、轴承、重型机械部件、电子、汽车和航空航天应用的理想组件。

它在高温下会转变成不同的形态，因此需要使用氧化钇和氧化铈等稳定剂。这解释了为什么市面上有不同等级的氧化锆，例如氧化锆增韧氧化铝 (ZTA)、氧化镁稳定氧化锆、氧化钇稳定氧化锆和氧化铈稳定氧化锆。人们发现氧化锆具有高度的生物相容性，而且由于它不易磨损，不会与体内化学物质发生不良反应，外科医生和骨科医生现在将其用于骨骼和牙齿相关的病例。

尽管氧化锆价格昂贵、难以找到且难以生产，但如今已成为一种需求旺盛的商业产品，全球销售额已超过1400亿美元，这主要归功于其卓越的耐磨损性能。市场人士预测，氧化锆的复合年增长率 (CAGR) 为6130亿美元。可以肯定地说，您可以使用多种方法生产氧化锆陶瓷，例如热煅烧、氯化、碳化，以及使用氢氧化钠 (NaOH) 或碳酸氢钠 (NaCO3) 在约 2,800°C 的高温下分解天然存在的氧化锆。如果您尚未开始生产氧化锆陶瓷，可以从我们这里购买： GGSCeramics. 我们一直是您可以找到的一些最好的氧化锆产品的可靠供应商。

氧化锆陶瓷的性能

现在，氧化锆 (ZrO2) 的一些特性使其真正具有吸引力和耐磨性：

• 其固体断裂韧性等级为10 MPa·√m。

• 其维氏硬度为 1,220，莫氏硬度为 8.5。

• 在20℃时，其弯曲强度在180MPa至1000MPa之间。

• 它的弹性模量约为250 GPA。

• 其熔点范围为1170°C至2,700°C。

• 它具有非常高的抗压强度、韧性和生物相容性。

• 其密度高达6.2G/Cc。

• 它的介电强度约为 300V/mil。

• 当温度达到 700°C 时，其体积电阻率为 5 x 10-3。

• 在 20°C 时，它具有 300 MPa 的惊人抗拉强度。

• 它的吸水率为零。

• 它具有高水平的抗冲击性和 热导率 为 3.5W/mk。

氧化锆陶瓷的工业应用

可以使用这些氧化锆陶瓷产品的一些理想情况是：

• 医疗领域中的牙釉质和骨骼生产

• 具有高压力和高强度工作温度或环境的机械工程应用

• 生产滚珠轴承和重型机械环

• 电子零件生产

• 航空航天应用

• 生产研磨罐、介质或研钵，尤其是借助氧化锆增韧氧化铝等级类型。

• 阀门、泵、分析仪器等其他结构陶瓷零件的生产

氧化铝（Al2O3）陶瓷

氧化铝陶瓷，也称为氧化铝 (Al2O3) 陶瓷，工业上由铝和氧制成。它是一种白色或有时略带粉红色的晶体化合物，商业上称为刚玉，但主要可以从天然存在的铝土矿中提取。与氧化锆一样，氧化铝也是一种非常光亮耐磨的技术陶瓷。它是氧化锆的一种更经济的替代品，具有广泛的化学和电气特性，使其适用于众多行业。有趣的是，如果在生产过程中使用添加剂，这些特性还可以得到改善。一些生产工艺包括注浆成型、金刚石加工、等静压和注塑成型。

氧化铝陶瓷因其高纯度铝的制造工艺而具有优异的耐腐蚀、耐磨和抗撕裂性能。这意味着氧化铝陶瓷中氧化铝的纯度越高，其耐磨性和导热性就越好。氧化铝陶瓷有不同等级，例如水合氧化铝、煅烧氧化铝、板状氧化铝等。这些等级的划分取决于氧化铝含量、制造商使用的各种成分和添加剂。

氧化铝陶瓷因其多种优异性能，在全球陶瓷市场上日益受到欢迎。其中包括：

• 断裂韧性为4.5 MPa·√m

• 弹性模量为400 GPa

• 可承受高达 2,000°C 的高温

• 密度3.965g/cm3

• 抗压强度极高，约为 3,500 MPa

• 即使在高温下也能抵御强酸或强碱的侵蚀

• 高 吨抗热震性 和热导率

• 硬度等级为 18 GPa

• 抗拉强度200MPa

• 25°C 时弯曲强度在 500-600 MPa 之间

• 25°C 时热导率为 45W/mK

• 25°C 时介电强度为 16kV/mm

• 体积电阻率范围为 10¹⁴ 至 10¹⁶。

氧化铝陶瓷的工业应用

可以应用并成功利用氧化铝陶瓷耐磨性的一些方法包括：

• 您可以生产重磨损部件，如水龙头阀门和工业机械零件

• 电气元件和高压绝缘子的生产

• 生产滚珠轴承、激光管、滚轮、密封圈、精密轴等机械零部件。

• 您可以从氧化铝陶瓷中获得有用的半导体部件

• 它可以帮助您生产喷嘴和炉衬

• 军方利用它来生产子弹、防弹背心、防弹装甲和热电偶。

• 航空航天和汽车工业利用氧化铝陶瓷生产车辆零部件和航天器。

氧化锆陶瓷与氧化铝陶瓷的比较

通过目前的讨论，关于哪种陶瓷最耐磨的问题已经得到了解答。您已经看到了这两种陶瓷材料在技术上是多么的可靠。事实上，尽管购买和生产成本高昂，但氧化锆作为一种更优质、更耐用的耐磨陶瓷，在高精度技术应用中占据上风。而氧化铝则是一种更便宜、更常用的选择，适用于要求较低的应用。下表显示了氧化锆和氧化铝陶瓷在耐磨性方面的明显差异。

所以，氧化锆陶瓷和氧化铝陶瓷，选择权在您手中。这取决于您的需求以及您希望从应用中获得的结果，无论您是医生、工程师，还是寻求卓越耐磨陶瓷材料的人。

常见问题

为什么氧化锆（ZrO2）不是良好的热导体？ 

这是因为ZrO2晶体结构中氧原子和氧化锆的排列。

氧化锆也可以称为金属吗？

不，你可以称它为陶瓷材料，也可以称它为半导体金属氧化物，因为它可以导电。

这两种陶瓷材料哪种更适合用于医疗植入物？

氧化锆因其坚韧的性质、良好的生物相容性以及承受极端压力/断裂的能力而更适合医疗/外科植入物。

结论

氧化锆和氧化铝为生产能够承受任何磨损的设备奠定了基础。无论在高应力、极端工作温度还是突发断裂的情况下，它们都拥有无与伦比的可靠性，几乎是所有制造商和用户都梦寐以求的。现在正是您投资并突破全球陶瓷领域界限的最佳时机，就像投资这两大重量级企业一样。好消息是，您可以快速联系我们： GGSCeramics 寻找最优质的氧化锆、氧化锆增韧氧化铝和氧化铝陶瓷产品。不要犹豫！立即加入这趟行进的列车！