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ジルコニアセラミック(ZrO2)

ジルコニアセラミック(ZrO2)

ジルコニアセラミックは、工業用途で広く使用されている技術用セラミックの一種です。通常、純粋なジルコニアではなく、焼結過程でCaO、MgO、CeO₂、Y₂O₃のような安定剤と混合されたジルコニアから作られます。これらの安定剤は、ジルコニアセラミックスに異なる特性を与える。例えば、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)の理論的な使用温度は約500℃(実際にはもっと低いことが多い)ですが、マグネシア安定化ジルコニア(MSZ)は特殊な技術で加工すると2200℃を超える温度に耐えることができます。
ジルコニア・セラミックスの製造プロセスには、粉末成形、高温焼結、CNC機械加工が含まれます。ジルコニア・セラミックスは、耐摩耗性や耐食性といったセラミックスの通常の利点に加え、その卓越した破壊靭性によって際立っており、他のほとんどのセラミックスに比べて機械加工が容易です。

コンタカットUS

特徴

  • 高い表面仕上げ
  • 高密度
  • 優れた強靭性
  • 耐食性
  • 耐高温性
  • 耐摩耗性
  • 高い弾性率

 

ジルコニア・セラミック特性チャート

一般 単位 YSZ MSZ
カラー ホワイト イエロー
密度 g/cm³ 6.02 5.75
吸水 % 0 0
ガス透過性 atms-cc/秒 ガス・タイト <10-¹º ガス・タイト <10-¹º

 

機械的特性 単位 YSZ MSZ
ビッカース硬度(500gm) GPa (kg/mm² ) 12.5 (1250) 11.7 (1200)
ロックウェル硬度 R45N 80 78
圧縮強度 @ 25°C MPa (psi x 10³) 2485 (360) 1862 (270)
曲げ強度(MOR)
(3点) @ 25°C
MPa (psi x 10³) 951 (138) 586 (85)
破壊靭性(ノッチ付き梁)
MPa·m^1/2
10 12
弾性係数 GPa (psi x 10⁶)  210 (30) 206 (29.8)
ポアソン比 0.30 0.28
引張弾性率 @ 25°C MPa (psi x 10³) 550 (80) 310 (45)

 

熱特性 単位 YSZ MSZ
熱伝導率 @ 25°C W/m-K 2.2 3
比熱容量 J/g-°C <= 0.600 0.500
C.T.E. 25 – 100°C x 10-⁶/°C 6.9 8.9
摂氏25度-300度 x 10-⁶/°C 8.1 9.7
摂氏25度-600度 x 10-⁶/°C 10.5 10.0
最高使用温度(空気) 華氏(°F)  572 3992
最高使用温度(空気) 摂氏 (°C)  300 2200

 

電気的特性 単位 YSZ MSZ
誘電率 @ 1 MHz 30  22.7
誘電率@ギガヘルツ 6.2
誘電損失 @ 1 MHz 0.0018
誘電損失@ギガヘルツ 6.2
絶縁耐力(0.125インチ厚) V/mil 240 300
体積抵抗率 @ 25°C オーム・センチメートル > 1 x 10¹³ > 1 x 10¹³
体積抵抗率 @ 300°C オーム・センチメートル 1 x 10¹º 5 x 10⁷
体積抵抗率 @ 500°C オーム・センチメートル 1 x 10⁶ 1 x 10⁷
体積抵抗率 @ 700°C オーム・センチメートル 5 x 10³ 2 x 10⁶

*値は標準的な材料特性を表しており、製品の構成や製造プロセスによって異なる場合があります。詳細については、お気軽にお問い合わせください。 お問い合わせ.

アプリケーション

イットリア安定化ジルコニア(YSZ):

  • 耐食性継手
  • 耐摩耗部品
  • 歯科インプラントと人工関節
  • 小型高精度部品
  • 装飾用セラミック

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マグネシア安定化ジルコニア(MSZ):

  • 主に高温環境で使用される

 

 

3種類のジルコニア・コンポジット・セラミックス

イットリア安定化ジルコニア(YSZ)
マグネシア安定化ジルコニア(MSZ)
ジルコニア強化アルミナ(ZTA)

ブラック・ジルコニア

 

完全安定化ジルコニアセラミックスは、安定剤を添加しない純粋なジルコニアから作られ、2000℃に達する温度で焼結されるため、立方晶の結晶構造を持つ透明な外観を呈し、透明ジルコニアとも呼ばれます。部分安定化ジルコニアとは、イットリア、マグネシア、カルシアなどの安定剤を添加して焼結したジルコニアセラミックスのことで、単斜晶相と正方晶相が共存する結晶構造が特徴です。

Mg-PSZ(マグネシア部分安定化ジルコニア)
このセラミック材料は、少量のマグネシア(MgO)を添加することで部分的に安定化し、正方晶、単斜晶、立方晶の各相が混在する。

Mg-PSZセラミックの特徴
正方晶相は応力下で単斜晶相に変態することがあり、これは変態強靭化と呼ばれるプロセスで、靭性を高める。
Mg-PSZは高い強度を示し、耐破壊性も優れている。

MSZ(マグネシア安定化ジルコニア)
MSZは、マグネシアを多量に添加することで生成され、ジルコニアを立方晶相に完全に安定化させる。これにより、比較的低い温度での相変態が防止され、安定性が向上します。

MSZセラミックの特徴
立方晶が主体で、単斜晶や正方晶はほとんど見られない。
変態強靭性はないが、優れた高温安定性と耐薬品腐食性を持つ。
靭性は低いが、高温・耐薬品性に優れる。

電気溶融ジルコニア・セラミックスは、電気溶融プロセスを使用して製造され、高度に制御された粒径を実現します。これらのセラミックは、温度変化の激しい環境用に特別に設計されています。

2500℃までの温度に耐えることができ、並外れた耐熱衝撃性を備えている。25℃から1500℃のような急速な加熱条件下でも、材料は損傷しません。

このため、電融ジルコニアはるつぼの理想的な材料となり、予熱時間を大幅に短縮し、生産効率を向上させるとともに、使用中のクラックのリスクを最小限に抑えることができる。

ジルコニア強化アルミナ(ZTA)は、アルミナ(Al₂O₃)マトリックスとジルコニア(ZrO₂)を強化相として組み合わせたもの。ZrO₂粒子が相変態を起こすと膨張し、クラック先端に圧縮応力が発生する。この圧縮応力がクラックの伝播を防ぎ、材料の靭性を大幅に向上させる。
ZTAセラミックスは、高い強度、耐久性、耐破壊性を必要とする用途に広く使用されている。

ジルコニアセラミックの加工と機械加工
WEIERT CERAMICSは中国最高のジルコニアセラミックメーカーで、工業用セラミック材料の開発とジルコニア部品の精密CNC加工を専門としています。

ジルコニア・セラミックス・サービス
WEIERT CERAMICS: お客様のプロフェッショナルなジルコニアセラミックサプライヤー。テクニカルセラミックスの製造において10年以上の経験を持つ当社は、標準およびカスタムの高精度ジルコニアロッド、チューブ、プレート、コンポーネント、およびるつぼを提供しています。

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