セラマジルクジルコニアが、セラミック業界を多用途に発展させます

鋼の強度とセラミックスの耐食性を兼ね備え、並外れた破壊靭性を維持する材料を想像してみてください。この驚くべき組み合わせは、工学材料に対する従来の理解に挑戦します。CeramaZirc™ジルコニアセラミックは、この画期的な進歩を表しており、数多くの産業用途で重要な役割を果たしています。

二酸化ジルコニウム（ZrO₂）セラミックは、「セラミック鋼」と呼ばれることが多く、高い硬度、耐摩耗性、耐食性を独自に組み合わせています。特に、セラミック材料の中で最も高い破壊靭性値の1つを持っています。市場にはさまざまなジルコニアグレードがあり、イットリア安定化ジルコニア（Y-PSZ）とマグネシア安定化ジルコニア（Mg-PSZ）が最も一般的です。どちらも優れた特性を示しますが、特定の用途では、動作条件と設計要件に基づいて、グレードを慎重に選択する必要があります。ジルコニアの高い熱膨張と優れた耐クラック性は、鋼などの金属との接合に最適です。

• 高温耐性： 最大1000°Cの温度に耐え、一部のグレードは1500°Cに達します
• 低い熱伝導率： 熱伝達を最小限に抑え、エネルギー効率を向上させます
• 化学的慣性： さまざまな化学環境で安定性を維持します
• 溶融金属腐食に対する耐性： 高温の溶融金属条件下でも優れた性能を発揮します
• 優れた耐摩耗性： コンポーネントの寿命を延ばし、メンテナンスコストを削減します
• 優れた破壊靭性： クラックの伝播に抵抗し、信頼性と安全性を向上させます
• 優れた硬度： 傷や摩耗を防ぎ、寸法精度を維持します

CeramaZirc™ジルコニアは、以下を含む複数の業界で重要な機能を果たしています：

• 高圧機器： ボールバルブとシートを製造し、極端な圧力下での信頼性の高いシールを確保します
• 高密度研削媒体： さまざまな材料の精密研削を容易にします
• 金属成形： 成形精度を高めるローラーとガイドを製造します
• ワイヤーガイド： ワイヤー加工中の摩擦と摩耗を最小限に抑えます
• 金属押出ダイス： 金属プロファイルの効率的な生産を可能にします
• 深井戸バルブ： 過酷な環境での信頼性の高い動作を保証します
• 粉末圧縮ダイス： 製品の密度と強度を向上させます
• ポンプシールとベアリング： ポンプの効率と寿命を向上させます
• 高温炉コンポーネント： 極端な熱の中で安定性を維持します

CeramaZirc™ジルコニアは、さまざまな製造プロセスを採用しており、それぞれが特定の用途に合わせて調整されたわずかに異なる特性を持つ材料を生成します。主なグレードには以下が含まれます：

• CeramaZirc™ Ultra Toughジルコニア
• CeramaZirc™ Ultra Tough HIPジルコニア
• CeramaZirc™ 3YZジルコニア
• CeramaZirc™ Nano HIPジルコニア

この高度なジルコニアセラミック複合材料は、部分的に安定化されたジルコニアと強化された結晶構造を組み合わせています。曲げ強度、硬度、破壊靭性の最適なバランスを実現し、特に機械的衝撃、振動、または衝撃を伴う用途で優れています。

• 最高使用温度：1500°C
• 完全に緻密な焼結により、気孔のない構造が作成されます
• 優れた破壊靭性と耐衝撃性
• 独自の微細構造により、クラック偏向靭性が可能になります
• セリア安定化による加水分解老化の耐性向上

• 高圧ボールバルブとシート
• 超高圧ポンピングコンポーネント
• 高圧ホモジナイザー用の流量制御デバイス
• 深井戸バルブとシート
• 金属成形ローラーとガイド

この最新かつ最もタフな複合材料は、部分的に安定化されたジルコニアと強化された結晶構造を組み合わせ、熱間静水圧プレス（HIP）によって緻密化され、優れた強度と信頼性を実現しています。

• HIP処理により内部の気孔が除去されます
• 機械的特性の最適なバランス
• 優れた破壊靭性と耐衝撃性
• クラック偏向靭性メカニズム
• 加水分解老化の耐性向上

高純度3 mol%イットリア安定化ジルコニア（3YSZ）は、洗練された結晶構造を特徴とし、優れた機械的性能を保証します。均一な粒度分布は、より優れた等方性特性を提供します。

最高純度3 mol%イットリア安定化ジルコニア（3YSZ）と超微細な結晶構造により、優れた性能を発揮します。HIP緻密化により、完全な理論密度が達成され、優れた信頼性が実現します。

ジルコニアは、グリーン、ビスケット、または完全に緻密な状態で機械加工できます。予備焼結状態では比較的簡単に成形できますが、完全な緻密化に必要な高温焼結プロセスにより、約20％の収縮が発生します。これにより、予備焼結機械加工で厳しい公差を維持することは不可能になります。

正確な公差を達成するには、完全に焼結された材料のダイヤモンド工具による機械加工/研削が必要です。このプロセスでは、精密なダイヤモンドコーティングされた工具を使用して、材料を所望の形状に摩耗させますが、ジルコニア固有の靭性により、この作業には時間がかかり、コストがかかります。

Y-PSZは要求の厳しい機械的用途で優れていますが、粒界すべりのため、非常に高温での使用には適していない場合があります。長期間の高温暴露は、強力な正方晶からより弱い単斜晶への変態を引き起こす可能性があります。同様に、暖かい湿度の高い環境は、加水分解老化を通じて性能を低下させる可能性があります。したがって、YSZは、乾燥した中程度の温度条件下で最適に機能します。

M-PSZは、YSZの性能が低下する場所で、相移動なしで温度と湿気に対するより優れた耐性を持ち、強度を維持します。

ジルコニアは酸化物セラミックスの中で最高の破壊靭性を誇りますが、アルミナは優れた硬度と熱安定性を備えた費用対効果の高いソリューションを提供します。ジルコニア強化アルミナ（ZTA）複合材料は、両方の材料の有益な特性を組み合わせ、アルミナの硬度を維持しながら、ジルコニアの改善された靭性と強度を獲得します。