Η κεραμική ζιρκονία Ceramazirc προάγει την κεραμική βιομηχανία για πολλαπλές χρήσεις

Φανταστείτε ένα υλικό που συνδυάζει την αντοχή του χάλυβα με την αντοχή στη διάβρωση των κεραμικών, διατηρώντας παράλληλα εξαιρετική ανθεκτικότητα στη θραύση. Αυτός ο αξιοσημείωτος συνδυασμός αμφισβητεί την συμβατική κατανόηση των μηχανικών υλικών. Το κεραμικό ζιρκόνιο CeramaZirc™ αντιπροσωπεύει αυτή την πρωτοποριακή πρόοδο, διαδραματίζοντας κρίσιμους ρόλους σε πολλές βιομηχανικές εφαρμογές.

Το κεραμικό διοξείδιο του ζιρκονίου (ZrO₂), που συχνά αποκαλείται «κεραμικός χάλυβας», συνδυάζει μοναδικά την υψηλή σκληρότητα, την αντοχή στη φθορά και την αντοχή στη διάβρωση. Πιο συγκεκριμένα, διαθέτει μία από τις υψηλότερες τιμές ανθεκτικότητας στη θραύση μεταξύ των κεραμικών υλικών. Η αγορά προσφέρει διάφορες ποιότητες ζιρκονίου, με το ζιρκόνιο σταθεροποιημένο με υττρία (Y-PSZ) και το ζιρκόνιο σταθεροποιημένο με μαγνησία (Mg-PSZ) να είναι τα πιο συνηθισμένα. Και τα δύο παρουσιάζουν εξαιρετικές ιδιότητες, αν και συγκεκριμένες εφαρμογές απαιτούν προσεκτική επιλογή ποιότητας με βάση τις συνθήκες λειτουργίας και τις απαιτήσεις σχεδιασμού. Η υψηλή θερμική διαστολή και η εξαιρετική αντοχή στη ρωγμή του ζιρκονίου το καθιστούν ιδανικό για σύνδεση με μέταλλα όπως ο χάλυβας.

• Αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες: Αντέχει σε θερμοκρασίες έως 1000°C, με ορισμένες ποιότητες να φτάνουν τους 1500°C
• Χαμηλή θερμική αγωγιμότητα: Ελαχιστοποιεί τη μεταφορά θερμότητας, βελτιώνοντας την ενεργειακή απόδοση
• Χημική αδράνεια: Διατηρεί τη σταθερότητα σε διάφορα χημικά περιβάλλοντα
• Αντοχή στη διάβρωση από λιωμένο μέταλλο: Αποδίδει εξαιρετικά ακόμη και σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας λιωμένου μετάλλου
• Εξαιρετική αντοχή στη φθορά: Επεκτείνει τη διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων μειώνοντας παράλληλα το κόστος συντήρησης
• Εξαιρετική ανθεκτικότητα στη θραύση: Αντιστέκεται στην εξάπλωση των ρωγμών, ενισχύοντας την αξιοπιστία και την ασφάλεια
• Ανώτερη σκληρότητα: Αποτρέπει το ξύσιμο και τη φθορά διατηρώντας παράλληλα την ακρίβεια των διαστάσεων

Το CeramaZirc™ zirconia εξυπηρετεί κρίσιμες λειτουργίες σε πολλούς κλάδους, όπως:

• Εξοπλισμός υψηλής πίεσης: Κατασκευάζει βαλβίδες σφαιρών και έδρες εξασφαλίζοντας αξιόπιστη στεγανοποίηση υπό ακραία πίεση
• Μέσα λείανσης υψηλής πυκνότητας: Διευκολύνει τη λείανση ακριβείας διαφόρων υλικών
• Διαμόρφωση μετάλλων: Παράγει κυλίνδρους και οδηγούς που ενισχύουν την ακρίβεια διαμόρφωσης
• Οδηγοί σύρματος: Ελαχιστοποιεί την τριβή και τη φθορά κατά την επεξεργασία σύρματος
• Μήτρες εξώθησης μετάλλων: Επιτρέπει την αποτελεσματική παραγωγή μεταλλικών προφίλ
• Βαλβίδες βαθιών φρεατίων: Εξασφαλίζει αξιόπιστη λειτουργία σε σκληρά περιβάλλοντα
• Μήτρες συμπίεσης σκόνης: Βελτιώνει την πυκνότητα και την αντοχή του προϊόντος
• Σφραγίδες και έδρανα αντλιών: Ενισχύει την απόδοση και τη μακροζωία της αντλίας
• Εξαρτήματα φούρνων υψηλής θερμοκρασίας: Διατηρεί τη σταθερότητα σε ακραία θερμότητα

Το CeramaZirc™ zirconia χρησιμοποιεί διάφορες διαδικασίες κατασκευής, καθεμία από τις οποίες παράγει υλικά με ελαφρώς διαφορετικές ιδιότητες προσαρμοσμένες σε συγκεκριμένες εφαρμογές. Οι κύριες ποιότητες περιλαμβάνουν:

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

Αυτό το προηγμένο κεραμικό σύνθετο ζιρκονίου συνδυάζει μερικώς σταθεροποιημένο ζιρκόνιο με ενισχυμένη κρυσταλλική δομή. Επιτυγχάνει βέλτιστη ισορροπία μεταξύ αντοχής σε κάμψη, σκληρότητας και ανθεκτικότητας στη θραύση, διαπρέποντας ιδιαίτερα σε εφαρμογές που περιλαμβάνουν μηχανική πρόσκρουση, δόνηση ή κλονισμό.

• Μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας: 1500°C
• Η πλήρως πυκνή σύντηξη δημιουργεί δομή χωρίς πόρους
• Εξαιρετική ανθεκτικότητα στη θραύση και αντοχή στην κρούση
• Η μοναδική μικροδομή επιτρέπει την σκλήρυνση εκτροπής ρωγμών
• Ενισχυμένη αντοχή στη γήρανση με υδροθερμική επεξεργασία μέσω σταθεροποίησης με ceria

• Βαλβίδες σφαιρών και έδρες υψηλής πίεσης
• Εξαρτήματα άντλησης εξαιρετικά υψηλής πίεσης
• Συσκευές ελέγχου ροής για ομογενοποιητές υψηλής πίεσης
• Βαλβίδες και έδρες βαθιών φρεατίων
• Κύλινδροι και οδηγοί διαμόρφωσης μετάλλων

Αυτό το νεότερο, πιο σκληρό σύνθετο συνδυάζει μερικώς σταθεροποιημένο ζιρκόνιο με ενισχυμένη κρυσταλλική δομή, πυκνωμένο μέσω ισοστατικής συμπίεσης εν θερμώ (HIP) για ανώτερη αντοχή και αξιοπιστία.

• Η επεξεργασία HIP εξαλείφει την εσωτερική πορώδη
• Βέλτιστη ισορροπία μηχανικών ιδιοτήτων
• Εξαιρετική ανθεκτικότητα στη θραύση και αντοχή στην κρούση
• Μηχανισμός σκλήρυνσης εκτροπής ρωγμών
• Βελτιωμένη αντοχή στη γήρανση με υδροθερμική επεξεργασία

Το ζιρκόνιο σταθεροποιημένο με υττρία 3 mol% υψηλής καθαρότητας (3YSZ) διαθέτει εξευγενισμένη δομή κόκκων που εξασφαλίζει ανώτερη μηχανική απόδοση. Η ομοιόμορφη κατανομή του μεγέθους των κόκκων παρέχει καλύτερες ισοτροπικές ιδιότητες.

Το ζιρκόνιο σταθεροποιημένο με υττρία 3 mol% (3YSZ) υψηλότερης καθαρότητας με εξαιρετικά λεπτή δομή κόκκων προσφέρει εξαιρετική απόδοση. Η πυκνότητα HIP επιτυγχάνει την πλήρη θεωρητική πυκνότητα για εξαιρετική αξιοπιστία.

Το ζιρκόνιο μπορεί να υποστεί μηχανική κατεργασία σε πράσινη, μπισκότο ή πλήρως πυκνή κατάσταση. Ενώ είναι σχετικά εύκολο να διαμορφωθεί σε προ-συντηγμένες συνθήκες, η διαδικασία σύντηξης υψηλής θερμοκρασίας που απαιτείται για την πλήρη πυκνότητα προκαλεί συρρίκνωση περίπου 20%. Αυτό καθιστά αδύνατη τη διατήρηση στενών ανοχών στην κατεργασία πριν από τη σύντηξη.

Η επίτευξη ακριβών ανοχών απαιτεί μηχανική κατεργασία/λείανση με εργαλείο διαμαντιού του πλήρως συντηγμένου υλικού. Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιεί εργαλεία ακριβείας με επίστρωση διαμαντιού για να φθείρει το υλικό σε επιθυμητά σχήματα, αν και η εγγενής σκληρότητα του ζιρκονίου καθιστά αυτή τη διαδικασία χρονοβόρα και δαπανηρή.

Ενώ το Y-PSZ διαπρέπει σε απαιτητικές μηχανικές εφαρμογές, ενδέχεται να μην ταιριάζει σε χρήσεις πολύ υψηλής θερμοκρασίας λόγω της ολίσθησης των ορίων των κόκκων. Η μακροχρόνια έκθεση σε υψηλή θερμοκρασία μπορεί να προκαλέσει μετατροπή από ισχυρή τετραγωνική σε ασθενέστερη μονοκλινική φάση. Ομοίως, τα ζεστά υγρά περιβάλλοντα μπορεί να υποβαθμίσουν την απόδοση μέσω της γήρανσης με υδροθερμική επεξεργασία. Επομένως, το YSZ αποδίδει καλύτερα σε ξηρές συνθήκες μέτριας θερμοκρασίας.

Το M-PSZ προσφέρει καλύτερη αντοχή στη θερμοκρασία και την υγρασία χωρίς μετανάστευση φάσης, διατηρώντας την αντοχή όπου η απόδοση του YSZ θα μειωνόταν.

Ενώ το ζιρκόνιο διαθέτει την υψηλότερη ανθεκτικότητα στη θραύση μεταξύ των κεραμικών οξειδίων, η αλουμίνα παρέχει οικονομικά αποδοτικές λύσεις με εξαιρετική σκληρότητα και θερμική σταθερότητα. Τα σύνθετα υλικά αλουμίνας ενισχυμένα με ζιρκόνιο (ZTA) συνδυάζουν ευεργετικές ιδιότητες και των δύο υλικών, διατηρώντας τη σκληρότητα της αλουμίνας, ενώ κερδίζουν τη βελτιωμένη ανθεκτικότητα και αντοχή του ζιρκονίου.