Keramika z oxidu zirkoničitého (ZrO2)
Zirkonová keramika je typ technické keramiky, která nachází široké uplatnění v průmyslových aplikacích. Obvykle se nevyrábí z čistého oxidu zirkoničitého, ale z oxidu zirkoničitého, který je během procesu slinování stabilizován příměsemi, jako je oxid vápenatý (CaO), oxid hořečnatý (MgO), oxid ceritý (CeO₂) nebo oxid ytritý (Y₂O₃). Tyto stabilizační látky udělují zirkonové keramice rozdílné vlastnosti. Například zirkonie stabilizovaná oxidem ytritým (YSZ) má teoretickou provozní teplotu okolo 500 °C (v praxi často nižší), zatímco zirkonie stabilizovaná oxidem hořečnatým (MSZ) může – při použití speciálních výrobních postupů – odolávat teplotám přesahujícím 2200 °C.
Výroba zirkonové keramiky zahrnuje formování prášku, slinování při vysokých teplotách a CNC obrábění. Kromě běžných výhod keramiky, jako je odolnost proti opotřebení a korozi, se zirkonová keramika vyznačuje výjimečnou lomovou houževnatostí, což ji činí lépe opracovatelnou než většinu ostatních keramických materiálů.
Vlastnosti
- Vysoký povrchový finish
- Vysoká hustota
- Vynikající houževnatost
- Odolnost proti korozi
- Odolnost proti vysokým teplotám
- Odolnost proti opotřebení
- Vysoký elastický modul
Zirconia Ceramic Property Chart
Obecné | Jednotka | YSZ | MSZ |
Barva | bílá | yellow | |
Hustota | g/cm³ | 6.02 | 5.75 |
Absorpce vody | % | 0 | 0 |
Propustnost plynu | atms-cc/sec | plynotěsnost <10-¹º | plynotěsnost <10-¹º |
Mechanické vlastnosti | Jednotka | YSZ | MSZ |
Tvrdost podle Vickerse (500 gm) | GPa (kg/mm² ) | 12.5 (1250) | 11.7 (1200) |
Tvrdost podle Rockwella | R45N | 80 | 78 |
Pevnost v tlaku při 25 °C | MPa (psi x 10³) | 2485 (360) | 1862 (270) |
Ohybová pevnost (3 point) @ 25°C |
MPa (psi x 10³) | 951 (138) | 586 (85) |
Lomová houževnatost (vroubkovaný nosník) |
MPa·m^1/2
|
10 | 12 |
Modul pružnosti | GPa (psi x 10⁶) | 210 (30) | 206 (29.8) |
Poissonův poměr | 0.30 | 0.28 | |
Modul v tahu při 25 °C | MPa (psi x 10³) | 550 (80) | 310 (45) |
Tepelné vlastnosti | Jednotka | YSZ | MSZ |
Tepelná vodivost při 25 °C | W/m-K | 2.2 | 3 |
Měrná tepelná kapacita | J/g-°C | <= 0.600 | 0.500 |
C.T.E. 25 – 100°C | x 10⁻⁶/°C | 6.9 | 8.9 |
C.T.E. 25°-300°C | x 10⁻⁶/°C | 8.1 | 9.7 |
C.T.E. 25°-600°C | x 10⁻⁶/°C | 10.5 | 10.0 |
Max.Service Temp.(Air) | °F | 572 | 3992 |
Max.Service Temp.(Air) | °C | 300 | 2200 |
Elektrické vlastnosti | Jednotka | YSZ | MSZ |
Dielektrická konstanta při 1 MHz | 30 | 22.7 | |
Dielektrická konstanta @ Gigahertz | 6.2 | ||
Dielektrické ztráty při 1 MHz | 0.0018 | ||
Dielektrické ztráty @ Gigahertz | 6.2 | ||
Dielectric Strength (0.125” Thick) | V/mil | 240 | 300 |
Objemový odpor při 25 °C | ohms-cm | > 1 x 10¹³ | > 1 x 10¹³ |
Objemový odpor při 300 °C | ohms-cm | 1 x 10¹º | 5 x 10⁷ |
Objemový odpor při 500 °C | ohms-cm | 1 x 10⁶ | 1 x 10⁷ |
Objemový odpor při 700 °C | ohms-cm | 5 x 10³ | 2 x 10⁶ |
Hodnoty představují typické materiálové vlastnosti a mohou se lišit v závislosti na konfiguraci produktu a výrobním procesu. Pro více informací neváhejte kontaktovat.
Aplikace
zirkonie stabilizovaná oxidem ytritým (YSZ):
- Korozi odolná armatura
- Odolné části proti opotřebení
- Zubní implantáty a náhrady kloubů
- Malé, vysoce přesné součásti
- Dekorativní keramika
zirkonie stabilizovaná oxidem hořečnatým (MSZ):
- Primárně používaná v prostředích s vysokými teplotami
Tři typy kompozitních zirkoniových keramik




černá zirkonie
Plně stabilizovaná zirkonová keramika je vyrobena z čistého oxidu zirkoničitého bez přídavku stabilizačních látek a je slinována při teplotách dosahujících až 2000 °C. Výsledkem je průhledný vzhled, známý také jako transparentní zirkonie, s kubickou krystalovou strukturou. Částečně stabilizovaná zirkonie označuje keramiku na bázi oxidu zirkoničitého, která je slinována s příměsemi stabilizátorů, jako je oxid ytritý (Y₂O₃), oxid hořečnatý (MgO) nebo oxid vápenatý (CaO). Výsledná krystalová struktura těchto materiálů se vyznačuje současnou přítomností monoklinické a tetragonální faze.
Mg-PSZ (zirkonie částečně stabilizovaná oxidem hořečnatým)
Tento keramický materiál je částečně stabilizován přídavkem malého množství oxidu hořečnatého (MgO), čímž vzniká směs tetragonální, monoklinické a kubické fáze.
Vlastnosti keramiky Mg-PSZ
Tetragonální fáze se může pod mechanickým napětím transformovat na monoklinickou fázi. Tento proces se nazývá transformační zpevnění (transformation toughening) a významně zvyšuje houževnatost materiálu.
Mg-PSZ vykazuje vysokou pevnost a zvýšenou odolnost proti lomu.
MSZ (zirkonie stabilizovaná oxidem hořečnatým)
MSZ vzniká přídavkem většího množství oxidu hořečnatého (MgO), který zcela stabilizuje zirkonii do kubické fáze. Tím se zabrání fázovým transformacím i při relativně nízkých teplotách, což zajišťuje vyšší strukturální stabilitu.
Vlastnosti keramiky MSZ
Převážně kubická krystalová struktura, s minimálním nebo žádným výskytem monoklinických či tetragonálních fází.
Nevyužívá transformační zpevnění, ale nabízí vynikající stabilitu při vysokých teplotách a odolnost vůči chemické korozi.
Má nižší lomovou houževnatost, ale je ideální pro aplikace s vysokou teplotou a chemickou agresivitou.
Elektricky tavená keramika na bázi zirkonie se vyrábí metodou elektrického tavení, která umožňuje přesnou kontrolu velikosti zrn. Tyto keramické materiály jsou speciálně navrženy pro prostředí s výraznými teplotními výkyvy.
Materiál odolává teplotám až do 2500 °C a vykazuje výjimečnou odolnost vůči teplotním šokům. I při rychlém ohřevu, například z 25 °C na 1500 °C, zůstává materiál nepoškozen.
Díky těmto vlastnostem je elektricky tavená zirkonie ideálním materiálem pro výrobu kelímků, protože výrazně snižuje dobu předehřevu, zvyšuje efektivitu výroby a zároveň minimalizuje riziko prasknutí během používání.
ZTA keramika kombinuje matrici z oxidu hlinitého (Al₂O₃) s částicemi zirkonie (ZrO₂) jako zpevňující fází. Když částice zirkonie procházejí fázovou transformací, dochází k jejich expanzi, čímž se ve špičkách trhlin vytváří tlakové napětí. Toto napětí brání šíření trhlin a výrazně zvyšuje houževnatost materiálu.
Keramika ZTA se široce používá v aplikacích, které vyžadují vysokou pevnost, odolnost a schopnost odolávat porušení.
Zpracování a obrábění keramiky na bázi zirkonie
WEIERT CERAMICS je přední čínský výrobce keramiky na bázi zirkonie, specializující se na vývoj průmyslových keramických materiálů a precizní CNC obrábění součástí ze zirkonie.

Naše služby v oblasti keramiky ze zirkonie
S více než 10 lety zkušeností ve výrobě technické keramiky nabízíme standardní i zakázkově vyráběné vysoce přesné zirkoniové tyče, trubky, destičky, součástky a kelímky.