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Portuguese Cerámica de circonio （ZrO2）
La cerámica de óxido de circonio es un tipo de cerámica técnica muy utilizada en aplicaciones industriales. No suele estar hecha de circonio puro, sino de circonio mezclado con estabilizadores como CaO, MgO, CeO₂ o Y₂O₃ durante el proceso de sinterización. Estos estabilizadores confieren a la cerámica de óxido de circonio diferentes propiedades. Por ejemplo, la circona estabilizada con itria (YSZ) tiene una temperatura teórica de funcionamiento de unos 500 °C (en la práctica, suele ser inferior), mientras que la estabilizada con magnesia (MSZ) puede soportar temperaturas superiores a 2200 °C cuando se procesa con técnicas especializadas.
El proceso de fabricación de la cerámica de óxido de circonio implica la formación de polvo, la sinterización a alta temperatura y el mecanizado CNC. Además de las ventajas habituales de la cerámica, como la resistencia al desgaste y a la corrosión, la cerámica de óxido de circonio destaca por su excepcional resistencia a la fractura, lo que facilita su mecanizado en comparación con la mayoría de las demás cerámicas.
Características
- Alto acabado superficial
- Alta densidad
- Resistencia superior
- Resistencia a la corrosión
- Resistencia a altas temperaturas
- Resistencia al desgaste
- Módulo elástico elevado
Tabla de propiedades de la cerámica de circonio
| General | Unidad | YSZ | MSZ |
| Color | blanco | amarillo | |
| Densidad | g/cm³ | 6.02 | 5.75 |
| Absorción de agua | % | 0 | 0 |
| Permeabilidad al gas | atms-cc/seg | hermético al gas <10-¹º | hermético al gas <10-¹º |
| Propiedades mecánicas | Unidad | YSZ | MSZ |
| Dureza Vickers (500 gm) | GPa (kg/mm² ) | 12.5 (1250) | 11.7 (1200) |
| Dureza Rockwell | R45N | 80 | 78 |
| Resistencia a la compresión @ 25°C | MPa (psi x 10³) | 2485 (360) | 1862 (270) |
| Resistencia a la flexión (MOR) (3 puntos) @ 25°C |
MPa (psi x 10³) | 951 (138) | 586 (85) |
| Resistencia a la fractura (viga entallada) |
MPa·m^1/2
|
10 | 12 |
| Módulo de elasticidad | GPa (psi x 10⁶) | 210 (30) | 206 (29.8) |
| Relación de Poisson | 0.30 | 0.28 | |
| Módulo de tracción @ 25°C | MPa (psi x 10³) | 550 (80) | 310 (45) |
| Propiedades térmicas | Unidad | YSZ | MSZ |
| Conductividad térmica @ 25°C | W/m-K | 2.2 | 3 |
| Capacidad calorífica específica | 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 |
| Temperatura máxima de servicio （Aire） | Fahrenheit (°F) | 572 | 3992 |
| Temperatura máxima de servicio （Aire） | Celsius (°C) | 300 | 2200 |
| Propiedades eléctricas | Unidad | YSZ | MSZ |
| Constante dieléctrica a 1 MHz | 30 | 22.7 | |
| Constante dieléctrica @ Gigahercios | 6.2 | ||
| Pérdida dieléctrica @ 1 MHz | 0.0018 | ||
| Pérdida dieléctrica @ Gigahercios | 6.2 | ||
| Rigidez dieléctrica (0,125" de espesor) | V/mil | 240 | 300 |
| Resistividad volumétrica @ 25°C | ohmios-cm | > 1 x 10¹³ | > 1 x 10¹³ |
| Resistividad volumétrica a 300°C | ohmios-cm | 1 x 10¹º | 5 x 10⁷ |
| Resistividad volumétrica @ 500°C | ohmios-cm | 1 x 10⁶ | 1 x 10⁷ |
| Resistividad volumétrica @ 700°C | ohmios-cm | 5 x 10³ | 2 x 10⁶ |
*Los valores representan propiedades típicas del material y pueden variar dependiendo de la configuración del producto y del proceso de fabricación. Para más información no dude en contactarnos. Contacto.
Aplicaciones
Circonio estabilizado con itria (YSZ):
- Accesorios resistentes a la corrosión
- Piezas resistentes al desgaste
- Implantes dentales y prótesis articulares
- Componentes pequeños de alta precisión
- Cerámica decorativa
Circonio estabilizado con magnesia (MSZ):
- Utilizado principalmente en entornos de alta temperatura
Tres tipos de cerámica compuesta de circonio
Zirconia estabilizada con itria (YSZ)
Circonio estabilizado con magnesia (MSZ)
Alúmina endurecida con circonio (ZTA)
Circonio negro
Las cerámicas de óxido de circonio totalmente estabilizadas se fabrican a partir de óxido de circonio puro sin adición de estabilizadores y se sinterizan a temperaturas que alcanzan los 2.000 °C, lo que da lugar a un aspecto transparente, también conocido como óxido de circonio transparente, con una estructura cristalina cúbica. La zirconia parcialmente estabilizada se refiere a las cerámicas de zirconia sinterizadas con estabilizadores como itria, magnesia o calcia, que presentan una estructura cristalina que consiste en la coexistencia de fases monoclínicas y tetragonales.
Mg-PSZ (Magnesia-Zirconia Parcialmente Estabilizada)
Este material cerámico se estabiliza parcialmente añadiendo una pequeña cantidad de magnesia (MgO), lo que da lugar a una mezcla de fases tetragonal, monoclínica y cúbica.
Características de la cerámica Mg-PSZ
La fase tetragonal puede transformarse en fase monoclínica bajo tensión, un proceso denominado endurecimiento por transformación, que aumenta la tenacidad.
La Mg-PSZ presenta una alta resistencia y ofrece una resistencia extra a la fractura.
MSZ (circonio estabilizado con magnesia)
La MSZ se crea añadiendo una mayor cantidad de magnesia, que estabiliza totalmente la circonia en una fase cúbica. Esto evita las transformaciones de fase a temperaturas relativamente bajas, lo que se traduce en una mayor estabilidad.
Características de la cerámica MSZ
Fase predominantemente cúbica, con fases monoclínicas o tetragonales mínimas o inexistentes.
Carece de endurecimiento por transformación, pero ofrece una excepcional estabilidad a altas temperaturas y resistencia a la corrosión química.
Menor tenacidad pero sobresale en aplicaciones de alta temperatura y resistencia química.
Las cerámicas de óxido de circonio de fusión eléctrica se fabrican mediante un proceso de fusión eléctrica que da como resultado tamaños de grano muy controlados. Estas cerámicas están diseñadas específicamente para entornos con importantes variaciones de temperatura.
Pueden soportar temperaturas de hasta 2500°C y ofrecen una excepcional resistencia al choque térmico. Incluso en condiciones de calentamiento rápido, como de 25 °C a 1.500 °C, el material permanece intacto.
Esto convierte a la zirconia electrofundida en un material ideal para los crisoles, ya que reduce significativamente el tiempo de precalentamiento y mejora la eficacia de la producción, al tiempo que minimiza el riesgo de agrietamiento durante el uso.
La alúmina endurecida con circonio (ZTA) combina una matriz de alúmina (Al₂O₃) con circonio (ZrO₂) como fase endurecedora. Cuando las partículas de ZrO₂ sufren una transformación de fase, se expanden, creando una tensión de compresión en las puntas de las grietas. Esta tensión de compresión impide la propagación de la grieta y mejora significativamente la tenacidad del material.
La cerámica ZTA se utiliza ampliamente en aplicaciones que requieren alta resistencia, durabilidad y resistencia a la fractura.
Procesado y mecanizado de cerámica de circonio
WEIERT CERAMICS es el mejor fabricante de cerámica de circonio de China, especializado en el desarrollo de materiales cerámicos industriales y en el mecanizado de precisión CNC de componentes de circonio.
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