Ceramazirc Zirkonoxid treibt die Keramikindustrie für vielfältige Anwendungen voran

Stellen Sie sich ein Material vor, das die Festigkeit von Stahl mit der Korrosionsbeständigkeit von Keramik kombiniert und gleichzeitig eine außergewöhnliche Bruchzähigkeit beibehält. Diese bemerkenswerte Kombination stellt das konventionelle Verständnis von technischen Werkstoffen in Frage. CeramaZirc™ Zirkonoxidkeramik steht für diesen bahnbrechenden Fortschritt und spielt eine entscheidende Rolle in zahlreichen industriellen Anwendungen.

Zirkoniumdioxid (ZrO₂) Keramik, oft als "Keramikstahl" bezeichnet, kombiniert auf einzigartige Weise hohe Härte, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Besonders bemerkenswert ist, dass es einen der höchsten Bruchzähigkeitswerte unter den keramischen Werkstoffen aufweist. Der Markt bietet verschiedene Zirkonoxidqualitäten an, wobei yttriumstabilisiertes Zirkonoxid (Y-PSZ) und magnesiumstabilisiertes Zirkonoxid (Mg-PSZ) am häufigsten vorkommen. Beide weisen hervorragende Eigenschaften auf, obwohl spezifische Anwendungen eine sorgfältige Auswahl der Qualität erfordern, die auf den Betriebsbedingungen und den Konstruktionsanforderungen basiert. Die hohe Wärmeausdehnung und die außergewöhnliche Rissbeständigkeit von Zirkonoxid machen es ideal für die Verbindung mit Metallen wie Stahl.

• Hochtemperaturbeständigkeit: Hält Temperaturen bis zu 1000°C stand, wobei einige Qualitäten 1500°C erreichen
• Geringe Wärmeleitfähigkeit: Minimiert die Wärmeübertragung und verbessert die Energieeffizienz
• Chemische Inertheit: Behält die Stabilität in verschiedenen chemischen Umgebungen bei
• Beständigkeit gegen Schmelzmetallkorrosion: Funktioniert auch unter Hochtemperatur-Schmelzmetallbedingungen außergewöhnlich gut
• Hervorragende Verschleißfestigkeit: Verlängert die Lebensdauer der Komponenten und reduziert gleichzeitig die Wartungskosten
• Außergewöhnliche Bruchzähigkeit: Verhindert die Rissausbreitung und erhöht die Zuverlässigkeit und Sicherheit
• Überlegene Härte: Verhindert Kratzer und Abnutzung und erhält gleichzeitig die Maßhaltigkeit

CeramaZirc™ Zirkonoxid erfüllt wichtige Funktionen in verschiedenen Branchen, darunter:

• Hochdruckausrüstung: Stellt Kugelventile und -sitze her, die eine zuverlässige Abdichtung unter extremem Druck gewährleisten
• Hochdichte Mahlmedien: Ermöglicht das Präzisionsmahlen verschiedener Materialien
• Metallumformung: Produziert Walzen und Führungen, die die Umformpräzision verbessern
• Drahtführungen: Minimiert Reibung und Verschleiß während der Drahtverarbeitung
• Metallextrusionsmatrizen: Ermöglicht die effiziente Herstellung von Metallprofilen
• Tiefbrunnenventile: Gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb in rauen Umgebungen
• Pulververdichtungsmatrizen: Verbessert die Produktdichte und -festigkeit
• Pumpendichtungen und -lager: Erhöht die Effizienz und Langlebigkeit der Pumpe
• Hochtemperatur-Ofenkomponenten: Behält die Stabilität bei extremer Hitze bei

CeramaZirc™ Zirkonoxid verwendet verschiedene Herstellungsverfahren, die jeweils Materialien mit leicht unterschiedlichen Eigenschaften erzeugen, die auf spezifische Anwendungen zugeschnitten sind. Zu den wichtigsten Qualitäten gehören:

• CeramaZirc™ Ultra Tough Zirkonoxid
• CeramaZirc™ Ultra Tough HIP Zirkonoxid
• CeramaZirc™ 3YZ Zirkonoxid
• CeramaZirc™ Nano HIP Zirkonoxid

Dieser fortschrittliche Zirkonoxidkeramik-Verbundwerkstoff kombiniert teil-stabilisiertes Zirkonoxid mit einer verbesserten Kristallstruktur. Er erreicht ein optimales Gleichgewicht zwischen Biegefestigkeit, Härte und Bruchzähigkeit und zeichnet sich besonders in Anwendungen aus, die mechanische Einwirkung, Vibrationen oder Stöße beinhalten.

• Maximale Betriebstemperatur: 1500°C
• Vollständig dichtes Sintern erzeugt eine porenfreie Struktur
• Außergewöhnliche Bruchzähigkeit und Schlagfestigkeit
• Einzigartige Mikrostruktur ermöglicht Rissablenkungshärtung
• Erhöhte Hydrothermalalterungsbeständigkeit durch Cer-Stabilisierung

• Hochdruck-Kugelventile und -sitze
• Pumpelemente für extrem hohen Druck
• Durchflussregelgeräte für Hochdruckhomogenisatoren
• Tiefbrunnenventile und -sitze
• Metallumformwalzen und -führungen

Dieser neueste, robusteste Verbundwerkstoff kombiniert teil-stabilisiertes Zirkonoxid mit einer verbesserten Kristallstruktur, die durch heißes isostatisches Pressen (HIP) verdichtet wurde, um eine höhere Festigkeit und Zuverlässigkeit zu erzielen.

• HIP-Verfahren eliminiert innere Porosität
• Optimales Gleichgewicht der mechanischen Eigenschaften
• Außergewöhnliche Bruchzähigkeit und Schlagfestigkeit
• Rissablenkungs-Härtungsmechanismus
• Verbesserte Hydrothermalalterungsbeständigkeit

Hochreines 3 Mol% yttriumstabilisiertes Zirkonoxid (3YSZ) zeichnet sich durch eine verfeinerte Kornstruktur aus, die eine überlegene mechanische Leistung gewährleistet. Eine gleichmäßige Korngrößenverteilung sorgt für bessere isotrope Eigenschaften.

Hochreinstes 3 Mol% yttriumstabilisiertes Zirkonoxid (3YSZ) mit ultrafeiner Kornstruktur liefert außergewöhnliche Leistung. Die HIP-Verdichtung erreicht die volle theoretische Dichte für hervorragende Zuverlässigkeit.

Zirkonoxid kann im Grün-, Biskuit- oder vollverdichteten Zustand bearbeitet werden. Während die Formgebung in vor-gesinterten Zuständen relativ einfach ist, führt der Hochtemperatur-Sinterprozess, der für die vollständige Verdichtung erforderlich ist, zu einer Schrumpfung von etwa 20 %. Dies macht die Einhaltung enger Toleranzen bei der Vor-Sinterbearbeitung unmöglich.

Das Erreichen präziser Toleranzen erfordert die Diamantwerkzeugbearbeitung/das Schleifen von vollständig gesintertem Material. Bei diesem Verfahren werden Präzisionswerkzeuge mit Diamantbeschichtung verwendet, um Material in die gewünschten Formen abzutragen, obwohl die inhärente Zähigkeit von Zirkonoxid dies zeitaufwändig und kostspielig macht.

Während Y-PSZ in anspruchsvollen mechanischen Anwendungen hervorragend abschneidet, ist es möglicherweise nicht für sehr hohe Temperaturen geeignet, da es zu Kornschiebung an den Korngrenzen kommt. Langfristige Hochtemperaturexposition kann eine Umwandlung von der starken tetragonalen in die schwächere monokline Phase verursachen. Ebenso können warme, feuchte Umgebungen die Leistung durch Hydrothermalalterung beeinträchtigen. Daher funktioniert YSZ am besten unter trockenen, moderaten Temperaturbedingungen.

M-PSZ bietet eine bessere Temperatur- und Feuchtigkeitsbeständigkeit ohne Phasenmigration und behält die Festigkeit bei, wo die Leistung von YSZ nachlassen würde.

Während Zirkonoxid unter den Oxidkeramiken die höchste Bruchzähigkeit aufweist, bietet Aluminiumoxid kostengünstige Lösungen mit ausgezeichneter Härte und thermischer Stabilität. Zirkonoxid-verstärkte Aluminiumoxid (ZTA)-Verbundwerkstoffe kombinieren die vorteilhaften Eigenschaften beider Materialien, wobei die Härte von Aluminiumoxid erhalten bleibt und gleichzeitig die verbesserte Zähigkeit und Festigkeit von Zirkonoxid gewonnen wird.