Ceramazirc Zirkonia Memajukan Industri Keramik untuk Berbagai Penggunaan

Bayangkan sebuah material yang menggabungkan kekuatan baja dengan ketahanan korosi keramik sambil mempertahankan ketangguhan fraktur yang luar biasa. Kombinasi luar biasa ini menantang pemahaman konvensional tentang material rekayasa. Keramik zirkonia CeramaZirc™ mewakili kemajuan terobosan ini, memainkan peran penting di berbagai aplikasi industri.

Keramik zirkonium dioksida (ZrO₂), sering disebut "baja keramik," secara unik menggabungkan kekerasan tinggi, ketahanan aus, dan ketahanan korosi. Yang paling menonjol, ia memiliki salah satu nilai ketangguhan fraktur tertinggi di antara material keramik. Pasar menawarkan berbagai kelas zirkonia, dengan zirkonia yang distabilkan yttria (Y-PSZ) dan zirkonia yang distabilkan magnesia (Mg-PSZ) menjadi yang paling umum. Keduanya menunjukkan sifat yang sangat baik, meskipun aplikasi tertentu memerlukan pemilihan kelas yang cermat berdasarkan kondisi operasional dan persyaratan desain. Ekspansi termal zirkonia yang tinggi dan ketahanan retak yang luar biasa membuatnya ideal untuk bergabung dengan logam seperti baja.

• Ketahanan suhu tinggi: Tahan suhu hingga 1000°C, dengan beberapa kelas mencapai 1500°C
• Konduktivitas termal rendah: Meminimalkan perpindahan panas, meningkatkan efisiensi energi
• Kelembaman kimia: Mempertahankan stabilitas di berbagai lingkungan kimia
• Ketahanan terhadap korosi logam cair: Berkinerja luar biasa bahkan dalam kondisi logam cair bersuhu tinggi
• Ketahanan aus yang luar biasa: Memperpanjang umur komponen sekaligus mengurangi biaya perawatan
• Ketangguhan fraktur yang luar biasa: Menahan perambatan retak, meningkatkan keandalan dan keamanan
• Kekerasan superior: Mencegah goresan dan keausan sambil mempertahankan akurasi dimensi

CeramaZirc™ zirkonia berfungsi penting di berbagai industri, termasuk:

• Peralatan bertekanan tinggi: Memproduksi katup bola dan dudukan yang memastikan penyegelan yang andal di bawah tekanan ekstrem
• Media penggilingan kepadatan tinggi: Memfasilitasi penggilingan presisi berbagai material
• Pembentukan logam: Menghasilkan rol dan pemandu yang meningkatkan presisi pembentukan
• Pemandu kawat: Meminimalkan gesekan dan keausan selama pemrosesan kawat
• Mati ekstrusi logam: Memungkinkan produksi profil logam yang efisien
• Katup sumur dalam: Memastikan pengoperasian yang andal di lingkungan yang keras
• Mati pemadatan bubuk: Meningkatkan kepadatan dan kekuatan produk
• Segel dan bantalan pompa: Meningkatkan efisiensi dan umur panjang pompa
• Komponen tungku bersuhu tinggi: Mempertahankan stabilitas dalam panas ekstrem

CeramaZirc™ zirkonia menggunakan berbagai proses manufaktur, masing-masing menghasilkan material dengan sifat yang sedikit berbeda yang disesuaikan untuk aplikasi tertentu. Kelas utamanya meliputi:

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

Komposit keramik zirkonia canggih ini menggabungkan zirkonia yang distabilkan sebagian dengan struktur kristal yang ditingkatkan. Ia mencapai keseimbangan optimal antara kekuatan lentur, kekerasan, dan ketangguhan fraktur, terutama unggul dalam aplikasi yang melibatkan dampak mekanis, getaran, atau guncangan.

• Suhu pengoperasian maksimum: 1500°C
• Sintering padat penuh menciptakan struktur bebas pori
• Ketangguhan fraktur dan ketahanan benturan yang luar biasa
• Mikrostruktur unik memungkinkan penangguhan defleksi retak
• Peningkatan ketahanan penuaan hidrotermal melalui stabilisasi ceria

• Katup bola dan dudukan bertekanan tinggi
• Komponen pemompaan tekanan sangat tinggi
• Perangkat kontrol aliran untuk homogenizer bertekanan tinggi
• Katup dan dudukan sumur dalam
• Rol dan pemandu pembentukan logam

Komposit terbaru dan terberat ini menggabungkan zirkonia yang distabilkan sebagian dengan struktur kristal yang ditingkatkan, dipadatkan melalui penekanan isostatik panas (HIP) untuk kekuatan dan keandalan yang unggul.

• Pemrosesan HIP menghilangkan porositas internal
• Keseimbangan optimal dari sifat mekanik
• Ketangguhan fraktur dan ketahanan benturan yang luar biasa
• Mekanisme penangguhan defleksi retak
• Peningkatan ketahanan penuaan hidrotermal

Zirkonia yang distabilkan yttria 3 mol% (3YSZ) kemurnian tinggi menampilkan struktur butiran halus yang memastikan kinerja mekanik yang unggul. Distribusi ukuran butiran yang seragam memberikan sifat isotropik yang lebih baik.

Zirkonia yang distabilkan yttria 3 mol% (3YSZ) kemurnian tertinggi dengan struktur butiran ultrahalus memberikan kinerja yang luar biasa. Pemadatan HIP mencapai kepadatan teoretis penuh untuk keandalan yang luar biasa.

Zirkonia dapat dikerjakan dalam keadaan hijau, biskuit, atau padat penuh. Meskipun relatif mudah dibentuk dalam kondisi pra-sinter, proses sintering suhu tinggi yang diperlukan untuk pemadatan penuh menyebabkan penyusutan sekitar 20%. Hal ini membuat pemeliharaan toleransi yang ketat dalam pemesinan pra-sinter tidak mungkin dilakukan.

Mencapai toleransi yang tepat memerlukan pemesinan/penggilingan alat berlian dari material yang disinter sepenuhnya. Proses ini menggunakan alat berlapis berlian presisi untuk mengauskan material menjadi bentuk yang diinginkan, meskipun ketangguhan zirkonia yang melekat membuatnya memakan waktu dan mahal.

Sementara Y-PSZ unggul dalam aplikasi mekanik yang menuntut, ia mungkin tidak cocok untuk penggunaan suhu yang sangat tinggi karena gesekan batas butir. Paparan suhu tinggi jangka panjang dapat menyebabkan transformasi dari fase tetragonal yang kuat ke fase monoklinik yang lebih lemah. Demikian pula, lingkungan lembab yang hangat dapat menurunkan kinerja melalui penuaan hidrotermal. Oleh karena itu, YSZ bekerja paling baik dalam kondisi kering dan suhu sedang.

M-PSZ menawarkan ketahanan suhu dan kelembaban yang lebih baik tanpa migrasi fase, mempertahankan kekuatan di mana kinerja YSZ akan menurun.

Sementara zirkonia menawarkan ketangguhan fraktur tertinggi di antara keramik oksida, alumina memberikan solusi hemat biaya dengan kekerasan dan stabilitas termal yang sangat baik. Komposit alumina yang diperkuat zirkonia (ZTA) menggabungkan sifat menguntungkan dari kedua material, mempertahankan kekerasan alumina sambil mendapatkan ketangguhan dan kekuatan zirkonia yang lebih baik.