A differenza di altri materiali ceramici, l’ossido di zirconio (ZrO2 – Zirconia) è un materiale con un’altissima resistenza alla propagazione delle cricche. La Zirconia possiede un’elevata dilatazione termica ed è per questo utilizzato per realizzare componenti che uniscono ceramica e acciaio.
Proprietà dell’ossido di zirconio (ZrO2) | Elevata dilatazione termica (α=11 x 10-6/K, simile ad alcuni tipi di acciaio) | Eccellente isolamento termico/bassa conduttività termica (da 2,5 a 3 W/mK) | Altissima resistenza alla propagazione delle cricche, elevata tenacità alla frattura (6,5-8 MPam1/2) | Capacità di condurre ioni ossigeno (utilizzato per la misurazione delle pressioni parziali di ossigeno nelle sonde lambda).
Componenti di Zirconia
Componenti di Zirconia : alta tenacità all’usura ed estrema resistenza all’attrito per valvole, utensili, pistoni dosatori, ingranaggi.
Un altra eccezionale combinazione di proprietà è la conduttività termica molto bassa e l’elevata resistenza meccanica. Inoltre, alcuni tipi di ceramiche a base di ossido di zirconio possono condurre ioni di ossigeno. I componenti realizzati con questo materiale sono significativamente più costosi dei componenti realizzati in ceramica di allumina. Le ceramiche di ossido di zirconio sono utilizzate, tra le altre applicazioni, come strumenti per la formatura del filo, come ausiliari nei processi di saldatura, come materiali per corone e ponti nell’industria dentale, come anelli isolanti nei processi termici e come celle di misurazione dell’ossigeno nelle sonde lambda.
Note:
1. I test di resistenza agli shock termici vengono eseguiti raffreddando i campioni in acqua a diverse temperature elevate. La variazione di temperatura in cui si osserva una forte diminuzione della resistenza alla flessione è indicata come Dtc.
2.I test di resistenza all’usura-urto vengono eseguiti utilizzando un abrasivo in allumina fusa a secco. I test di sfregamento vengono eseguiti utilizzando un abrasivo in allumina fusa a secco con grana 240. Gli indici nella tabella sono calcolati dividendo la perdita di volume del materiale per la perdita di volume di un campione in allumina AD-85. Più basso è l’indice, migliore è la resistenza all’usura.
3.I test di resistenza agli shock termici vengono eseguiti raffreddando i campioni in acqua dopo averli scaldati a diverse temperature elevate. La variazione di temperatura in cui si osserva una forte diminuzione della resistenza alla flessione è indicata come Dic.
4. I valori delle proprietà ceramiche variano leggermente a seconda del metodo di fabbricazione, delle dimensioni e della forma della parte. Se specificato, è possibile mantenere uno stretto controllo dei valori della maggior parte delle proprietà.
| Proprietà | Temperatura di rif. °C | Unità di misura | Test | Zirconia | Zirconia | Zirconia | Zirconia |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Y-TZP | Ce-TZP | Mg-PSZ | ZTA 15% | ||||
| Y2O3 Partially Stabilized Zirconia | Cerium oxide Partially Stabilized Zirconia | MgO Partially Stabilized Zirconia | Zirconia- Toughened Alumina | ||||
| Densità | gm/cc | ASTM-C20 | 6.02 | 6.15 | 5.72 | 4.01 | |
| Assorbimento di H2O | ASTM-373 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| Permeabilità ai Gas | 0 | 0 | 0 | 0 | |||
| Colore | Avorio | Giallo/Grigio | Avorio | Bianco | |||
| Resistenza alla Flessione(MOR) | 20° | Mpa | ASTM-F417 | 1240 | 800 | 900 | 450 |
| Elastic Modulus | 20° | Gpa | ASTM-C848 | 210 | 200 | 200 | 360 |
| Poisson's Ratio | 20° | ASTM-C848 | 0.23 | 0.30 | 0.23 | ||
| Resistenza alla compressione | 20° | Mpa | ASTM-T773 | 2500 | 900 | 1750 | 2900 |
| Durezza | Gpa | KNOOP 1000 gm | 12.7 | >9 | 11.8 | 14.4 | |
| R45N | ROCKWELL 45N | 81 | 77 | 85 | |||
| Resistenza alla Trazione | 25° | Mpa | ACMA TEST #4 | 483 | 290 | ||
| Resistenza alla Frattura | K(lc) | Mpa m^1/2 | NOTCHED BEAM | 13 | 8.5 | 11 | 5-6 |
| Conduttività Termica | 20? | W/mK | ASTM-C408 | 2.2 | 3.0 | 2.2 | 27.0 |
| Coefficiente di Espansione Termica | 25-1000° | 1x10-6° | ASTM-C372 | 10.3 | 9.0 | 10.2 | 8.3 |
| Calore Specifico | 100° | J/kg*K | ASTM-E1269 | 400 | 400 | 400 | 8.3 |
| Resistenza allo shock Termico | °C | Nota 1 | 350 | 380 | 350 | 885 | |
| Massima temperatura d' Uso | °C | NO-LOAD COND | 1500 | 400 | 500 | 1500 | |
| Resistenza Dielettrica | 6.35 mm | ac-kV/mm | ASTM-D116 | 9 | 9.4 | 9.0 | |
| Costante Dielettrica | 1 MHZ | 25° | ASTM-D150 | 29.0 | 28.0 | 10.6 | |
| Perdita Dielettrica (tan delta) | 1 MHZ | 25° | ASTM-D150 | 0.0010 | 0.0010 | 0.0005 | |
| Resistività Volumetrica | 25° | ohm-cm | ASTM-D1829 | >1013 | >1013 | >1014 | |
| 500° | ohm-cm | ASTM-D1829 | 2x104 | 2x105 | 2x109 | ||
| 1000° | ohm-cm | ASTM-D1829 | <103 | <103 | 3x106 | ||
| Resistenza all' impatto | Nota 2 | 0.20 | 0.63 | 0.41 | |||
| Resistenza allo sfregamento | Nota 2 | 0.20 | 0.57 | 0.49 |