DIOXYDE DE ZIRCONIUM

Le dioxyde de zirconium est un matériau présentant une très haute résistance à la propagation des fissures.
Les céramiques à base de dioxyde de zirconium présentent également une dilatation thermique très élevée et constituent donc souvent le matériau de choix pour l'assemblage de la céramique et de l'acier.
Le dioxyde de zirconium de Tec Star est une nanoparticule sèche agissant comme charge.

Numéro CAS : 1314-23-4
Numéro CE : 215-227-2
Nom IUPAC : dioxozirconium
Formule chimique : ZrO2

Autres noms : Zircone, dioxozirconium, Baddeleyite (ZrO2), Rhuligel, Zirconium blanc, Anhydride zirconique, Zirox Zt 35, 12036-23-6, CI 77990, MFCD00011310, Oxyde de zirconium(IV), stabilisé à la chaux, PCS (charge), CAP (oxyde), Nyacol Zr (acétate), Torayceram Sol ZS-OA, Norton 9839, Zircoa 5027, Oxyde de zirconium (VAN), TZ 3YTSK, NZS 30A, CCRIS 6601, Nissan Zirconia Sol NZS 20A, CC 10, EINECS 215-227-2, EINECS 234-843-2, NSC 12958, ZD 100, ZrO2, AI3-29087, zircone stabilisée à la chaux, oxyde de zirconium(IV), CP, UNII-S38N85C5G0, oxyde de zirconium(IV), 99,9 %, oxyde de zirconium, support de catalyseur, oxyde de zirconium(IV), Puratronic?, DTXSID301315847, NSC12958, AKOS015914003, oxyde de zirconium(IV), granulaire, 3-6 mm, CS-0111468, NS00112646, EC 215-227-2, Q36200, oxyde de zirconium(IV), purum, >=99 % de base ZrO2 + HfO2, oxyde de zirconium(IV), nanopoudre, taille de particule <100 nm (TEM), oxyde de zirconium(IV), poudre, 5 mum, 99 % de base de traces de métaux, oxyde de zirconium(IV), pastilles, diam. x épaisseur 10 mm x 3,5 mm, oxyde de zirconium(IV), pastilles, diam. x épaisseur 13,5 mm x 9,5 mm, oxyde de zirconium(IV), pastilles, diam. x épaisseur 17,5 mm x 5 mm, oxyde de zirconium(IV), pastilles, diam. x épaisseur 18,5 mm x 7,3 mm, oxyde de zirconium(IV), 18 % dans H2O, dispersion colloïdale, stabilisée avec 1,3 % d'oxyde d'yttrium, oxyde de zirconium(IV), 99,99 % de base de métaux traces (la pureté exclut ~ 2 % de HfO2), oxyde de zirconium(IV), cible de pulvérisation, diam. x épaisseur 2,00 po x 0,25 po, 99,95 % de base de métaux traces (exclut 2 % de HfO2)

Résout les problèmes typiques de finition de surface comme la corrosion et les rayures.
Augmente la dureté de la surface, améliore la résistance aux rayons UV et l'effet antiseptique.
Offre la possibilité de remplacer la passivation superficielle du chrome.
Le dioxyde de zirconium diminue également l'usure et le coefficient de frottement. L'oxyde de zirconium est recommandé pour les peintures, les revêtements galvaniques et les applications d'encre.

Le dioxyde de zirconium (ZrO2), parfois appelé zircone (à ne pas confondre avec le zircon), est un oxyde cristallin blanc de zirconium.
La forme la plus naturelle des dioxydes de zirconium, avec une structure cristalline monoclinique, est le minéral baddeleyite.
Une zircone cubique structurée et stabilisée par dopage, la zircone cubique, est synthétisée dans différentes couleurs pour être utilisée comme pierre précieuse et comme simulant de diamant.

Les produits à base de dioxyde de zirconium se caractérisent par de bonnes propriétés mécaniques et une stabilité à haute température, une forte résistance thermique et à la corrosion, une inertie chimique et une qualité constante.
Cela les rend idéaux pour une utilisation dans une large gamme de produits réfractaires, de couleurs et de pigments céramiques et d'applications électroniques.

D'autres applications incluent les matériaux de friction, les baguettes de soudage et le métal et les alliages de zirconium.
Les céramiques de zircone avancées présentent une excellente biocompatibilité, ce qui garantit que la zircone a remplacé l'alumine comme matériau de choix pour les prothèses telles que les articulations de la hanche ou les têtes sphériques fémorales.
Le dioxyde de zirconium présente une résistance et une dureté supérieures, une résistance à l'usure, une stabilité, une résistance aux rayures et une biocompatibilité avec le corps humain.
L’une des autres utilisations les plus courantes de la zircone est dans les implants dentaires.

Le dioxyde de zirconium, également connu sous le nom de dioxyde de zirconium (Zr02), se trouve sous sa forme la plus naturelle dans le minéral baddeleyite.
Mais le dioxyde de zirconium peut également être dérivé chimiquement du zircon.
Le dioxyde de zirconium est l'oxyde le plus important commercialement formé par le zircon.
Le dioxyde de zirconium ou zircone est l’un des oxydes céramiques les plus utilisés.

Les applications du dioxyde de zirconium s'étendent de l'utilisation dans les produits abrasifs, les ponts et couronnes dentaires, aux additifs dans les peintures et les laques, dans les membranes de piles à combustible et dans les implants articulaires.
Le dioxyde de zirconium est également utilisé comme pigment blanc pour la porcelaine ou en mélange avec de l'oxyde de vanadium comme pigment jaune.
La plupart des consommateurs associent ce matériau aux couteaux de cuisine en céramique que l’on trouve aujourd’hui dans de nombreux foyers et dont les lames sont en zircone.

La plupart des produits sur le marché sont fabriqués à partir de poudres de dioxyde de zirconium microcristallines, seuls les marchés de niche ont commencé à utiliser de plus en plus les nanoparticules de dioxyde de zirconium. Le dioxyde de zirconium est une source de zirconium hautement insoluble et thermiquement stable, adaptée aux applications du verre, de l'optique et de la céramique. Le dioxyde de zirconium est un oxyde cristallin blanc également connu sous le nom de zircone, la forme cristalline cubique utilisée en joaillerie est rarement trouvée dans la nature.

Les dioxydes de zirconium ne sont pas conducteurs d’électricité.
Cependant, certains oxydes structurés en perovskite sont conducteurs électroniquement et trouvent une application dans la cathode des piles à combustible à oxyde solide et dans les systèmes de génération d'oxygène.
Les dioxydes de zirconium sont des composés contenant au moins un anion oxygène et un cation métallique.
Les dioxydes de zirconium sont généralement des poudres d'oxyde de zirconium (ZrO2) de haute pureté (99,999 %) insolubles dans les solutions aqueuses (eau) et extrêmement stables, ce qui les rend utiles dans des structures céramiques aussi simples que la production de bols en argile jusqu'à l'électronique avancée et dans des composants structurels légers dans les applications aérospatiales et électrochimiques telles que les piles à combustible dans lesquelles ils présentent une conductivité ionique.

Les composés d'oxydes métalliques sont des anhydrides basiques et peuvent donc réagir avec les acides et les agents réducteurs puissants dans les réactions d'oxydoréduction. Le dioxyde de zirconium est également disponible sous forme de pastilles, de morceaux, de poudre, de cibles de pulvérisation, de comprimés et de nanopoudre (provenant des installations de production à l'échelle nanométrique d'American Elements). Le dioxyde de zirconium est généralement immédiatement disponible dans la plupart des volumes. Des formes de haute pureté, submicroniques et nanopoudres peuvent être envisagées.

Des informations techniques, de recherche et de sécurité (MSDS) supplémentaires sont disponibles. Le dioxyde de zirconium (zircone) a la résistance et la ténacité les plus élevées à température ambiante de tous les matériaux céramiques avancés.
Le dioxyde de zirconium est utilisé dans les applications à forte usure et corrosion, notamment les vannes, les pompes et les chemises.
Le dioxyde de zirconium est le matériau de choix pour les industries de traitement chimique et pétrochimique.

Il existe plusieurs qualités de zircone disponibles, dont les plus courantes sont la zircone partiellement stabilisée à l'yttrium (Y-PSZ) et la zircone partiellement stabilisée à la magnésie (Mg-PSZ). Ces deux matériaux offrent d'excellentes propriétés.
Le Y-TZP (oxyde de zirconium stabilisé à l'yttrium) est un matériau spécialisé pour les applications céramiques structurelles critiques.

Ce matériau présente la résistance à la flexion la plus élevée des matériaux en zircone, en particulier lorsqu'il est traité à l'aide d'une presse isostatique à chaud (HIP).
La granulométrie extrêmement fine du matériau le rend idéal pour créer des lames tranchantes qui, en raison de son excellente résistance à l'usure, resteront tranchantes comme des rasoirs. Il est utilisé dans les applications d'outillage et de processus pour sa résistance, sa ténacité supérieure et son excellente résistance à l'abrasion.

Le Mg-PSZ (magnésie-zircone partiellement stabilisée) présente d'excellentes propriétés mécaniques, notamment une résistance élevée, une ténacité à la fracture, une résistance à l'usure, un bon choc thermique et une faible conductivité thermique. En raison de ces caractéristiques, il trouve une utilisation dans les applications à forte usure et à corrosion, notamment les vannes, les pompes et les chemises. C'est le matériau de choix pour les industries de traitement chimique et pétrochimique.

Le dioxyde de zirconium possède de nombreuses propriétés utiles qui lui permettent d’être adapté à une variété d’utilisations dans de nombreux secteurs industriels.
Les processus de fabrication et de traitement de la zircone permettent en outre à une entreprise de moulage par injection de zircone de modifier ses caractéristiques pour répondre aux exigences et aux besoins spécifiques d'une grande variété de clients et d'applications différentes.

À cet égard, le zirconium est similaire à l’alumine.
L'oxyde d'aluminium convient également à différentes utilisations et l'alumine peut être fabriquée et traitée de plusieurs manières différentes pour répondre à différents besoins.
Cependant, les utilisations, les applications et les caractéristiques ont tendance à différer.
Découvrez à quoi peut servir le dioxyde de zirconium et à quel point il peut être dur.

Le dioxyde de zirconium ou zircone (ZrO2) est un oxyde métallique soit transformé à partir du minéral Baddeleyite (oxyde de zirconium) soit extrait du sable de silicate de zirconium.
Bien qu'il existe une abondance de matières premières (provenant principalement d'Australie et d'Afrique du Sud), les procédés d'extraction du ZrO2 sont variés et coûteux (par exemple, fusion, lixiviation, arc plasma, dissolution et précipitation).

Chaque procédé produit des zircones qui ont leurs propres propriétés uniques. Des quantités considérables de zircone sont utilisées chaque année (des dizaines de milliers de tonnes), bien plus que les matériaux de haute technologie utilisés à des fins similaires.
La forme sous laquelle existent les cristaux de zircone change avec la température (monoclinique à 1170 °C, tétragonale à 2370 °C, cubique à fusion à 2880 °C).
L'oxyde de zirconium (ZrO2), parfois appelé zircone (à ne pas confondre avec le zircon), est un oxyde cristallin blanc de zirconium.

Le dioxyde de zirconium est produit par calcination de composés de zirconium, exploitant sa grande stabilité thermique.
Le dioxyde de zirconium est l'un des matériaux céramiques les plus étudiés. Le ZrO2 adopte une structure cristalline monoclinique à température ambiante et passe à une structure tétragonale et cubique à des températures plus élevées.
L'utilisation principale du dioxyde de zirconium est la production de céramiques, avec d'autres utilisations telles que comme revêtement protecteur sur les particules de pigments d'oxyde de titane, comme matériau réfractaire, dans l'isolation, les abrasifs et les émaux.
La zircone stabilisée est utilisée dans les transmetteurs d'oxygène et les membranes de piles à combustible car elle a la capacité de permettre aux ions oxygène de se déplacer librement à travers la structure cristalline à des températures élevées.
Cette conductivité ionique élevée (et une faible conductivité électronique) en fait l'une des électrocéramiques les plus utiles.

Le dioxyde de zirconium est également utilisé comme électrolyte solide dans les dispositifs électrochromiques.
La très faible conductivité thermique de la phase cubique de la zircone a permis son utilisation également comme revêtement de barrière thermique, dans les moteurs à réaction et dans les moteurs diesel.
Le dioxyde de zirconium est un matériau très courant utilisé en dentisterie pour la fabrication de restaurations dentaires, en orthopédie il est utilisé dans la réalisation de composants articulaires tels que la hanche et le genou ; en raison de sa dureté il peut être utilisé pour fabriquer des couteaux en céramique ; il a également des applications potentielles comme isolant dans le transistor.

Le dioxyde de zirconium cristallin (oxyde de zirconium), ZrO2, appelé zircone (à ne pas confondre avec le zircon, qui est un minéral, et le Zirkon™, qui est un produit du marché) est fabriqué pour être utilisé comme pigment blanc à partir de minéraux par conversion en Zr(SO4)2, suivie d'une hydrolyse. Le ZrO2 est également utilisé comme matériau réfractaire (creusets, revêtement de four), et il est insoluble dans l'eau, seulement légèrement soluble dans HCl et HNO3, et, cependant, lentement soluble dans HF après chauffage avec 66 % de H2SO4.

Le dioxyde de zirconium est considéré comme l’un des meilleurs matériaux céramiques biocompatibles actuellement connus avec le titane métallique.
Le dioxyde de zirconium, ou zircone, ZrO2, est le mot utilisé en dentisterie actuelle.
On peut dire que la zircone est un matériau de choix en dentisterie restauratrice contemporaine pour plusieurs raisons.
De plus, la dentisterie restauratrice vise à favoriser l’adhésion et à assurer une liaison durable des restaurations.

Le dioxyde de zirconium a trouvé de nombreuses applications dans les restaurations dentaires, telles que les ponts, les couronnes, les piliers d'implants dentaires et les systèmes d'implants dentaires complets.
Le dioxyde de zirconium a attiré l'attention en raison de ses propriétés mécaniques supérieures telles que sa résistance à la flexion supérieure (qui est de 1 200 MPa contre 1 000 MPa pour l'acier), sa ténacité élevée à la fracture, sa dureté élevée, son excellente fatigue et sa résistance aux dommages.

Le matériau résiste aux attaques chimiques et ne réagit pas facilement avec les acides forts, les alcalis ou autres matériaux corrosifs.
Concernant ses propriétés physiques, le ZrO2 est un matériau blanc et opaque qui ne se dissout pas et ne réagit pas avec l’eau et les autres solvants.
Le dioxyde de zirconium est un excellent isolant thermique et chimique et est utilisé dans les piles à combustible.

L'utilisation principale du dioxyde de zirconium est la production de céramiques dures, comme en dentisterie, avec d'autres utilisations, notamment comme revêtement protecteur sur les particules de pigments de dioxyde de titane, comme matériau réfractaire, dans l'isolation, les abrasifs et les émaux.
La zircone stabilisée est utilisée dans les capteurs d’oxygène et les membranes de piles à combustible car elle a la capacité de permettre aux ions oxygène de se déplacer librement à travers la structure cristalline à des températures élevées.
Cette conductivité ionique élevée (et une faible conductivité électronique) en fait l'une des électrocéramiques les plus utiles.
Le dioxyde de zirconium est également utilisé comme électrolyte solide dans les dispositifs électrochromiques.

Le dioxyde de zirconium est un précurseur du titanate de zirconate de plomb électrocéramique (PZT), un diélectrique à haut κ que l'on retrouve dans une myriade de composants.
La très faible conductivité thermique de la phase cubique de zircone a également conduit à son utilisation comme revêtement de barrière thermique, ou TBC, dans les moteurs à réaction et diesel pour permettre un fonctionnement à des températures plus élevées.
D'un point de vue thermodynamique, plus la température de fonctionnement d'un moteur est élevée, plus son efficacité possible est grande.
Une autre utilisation à faible conductivité thermique est celle d’isolant en fibre céramique pour les fours de croissance cristalline, les piles à combustible et les systèmes de chauffage infrarouge.

Ce matériau est également utilisé en dentisterie dans la fabrication de sous-châssis pour la construction de restaurations dentaires telles que des couronnes et des ponts, qui sont ensuite plaqués d'une porcelaine feldspathique conventionnelle pour des raisons esthétiques, ou de prothèses dentaires solides et extrêmement durables construites entièrement en zircone monolithique, avec une esthétique limitée mais en constante amélioration.
La zircone stabilisée à l'yttrium (oxyde d'yttrium), connue sous le nom de zircone stabilisée à l'yttrium, peut être utilisée comme matériau de base solide dans certaines restaurations de couronnes entièrement en céramique.

La zircone renforcée par transformation est utilisée pour fabriquer des couteaux en céramique.
En raison de leur dureté, les couverts à bords en céramique restent tranchants plus longtemps que les produits à bords en acier.
En raison de son infusibilité et de sa luminosité éclatante lorsqu'il est incandescent, il était utilisé comme ingrédient dans les bâtons pour feux de circulation.

Il a été proposé que le dioxyde de zirconium électrolyse le monoxyde de carbone et l’oxygène de l’atmosphère de Mars afin de fournir à la fois du carburant et de l’oxydant qui pourraient être utilisés comme réserve d’énergie chimique pour le transport de surface sur Mars.
Les moteurs à monoxyde de carbone/oxygène ont été suggérés pour une utilisation précoce dans les transports de surface, car le monoxyde de carbone et l'oxygène peuvent tous deux être produits directement par électrolyse de la zircone sans nécessiter l'utilisation d'aucune des ressources en eau martiennes pour obtenir de l'hydrogène, qui serait nécessaire à la production de méthane ou de tout carburant à base d'hydrogène.

La zircone peut être utilisée comme photocatalyseur car sa bande interdite élevée permet la génération d'électrons et de trous à haute énergie.
Certaines études ont démontré l’activité de la zircone dopée (afin d’augmenter l’absorption de la lumière visible) dans la dégradation des composés organiques et la réduction du Cr(VI) des eaux usées.
Le dioxyde de zirconium est également un matériau diélectrique potentiellement à haut κ avec des applications potentielles comme isolant dans les transistors.

Le dioxyde de zirconium est également utilisé dans le dépôt de revêtements optiques ; c'est un matériau à indice élevé utilisable du proche UV au moyen IR, en raison de sa faible absorption dans cette région spectrale.
Dans de telles applications, le dioxyde de zirconium est généralement déposé par PVD.
Dans la fabrication de bijoux, certains boîtiers de montre sont annoncés comme étant en « oxyde de zirconium noir ».
En 2015, Omega a sorti une montre entièrement en ZrO2 nommée « The Dark Side of The Moon » avec un boîtier, une lunette, des poussoirs et un fermoir en céramique, la présentant comme quatre fois plus dure que l'acier inoxydable et donc beaucoup plus résistante aux rayures lors d'une utilisation quotidienne.

Dans le soudage à l'arc au tungstène sous gaz, les électrodes en tungstène contenant 1 % d'oxyde de zirconium (également appelé zircone) au lieu de 2 % de thorium ont une bonne capacité de démarrage de l'arc et de courant, et ne sont pas radioactives.
Le dioxyde de zirconium, également connu sous le nom de zircone et d'oxyde de zirconium, est un oxyde métallique cristallin qui a trouvé son chemin dans l'industrie de la céramique.
Le dioxyde de zirconium se caractérise par sa résistivité thermique élevée, sa résistance mécanique et ses propriétés abrasives.

Utilisée pour la première fois dans l’industrie médicale en 1969, la zircone a démontré une biocompatibilité exceptionnelle, avec de bonnes propriétés tribologiques, une bonne esthétique et des propriétés mécaniques élevées.
Le dioxyde de zirconium est principalement utilisé dans les procédures dentaires, comme dans les couronnes en zircone et les piliers d'implants à base de zircone.
L’une de ses formes les plus populaires est la zircone cubique, un composé cristallin cubique incolore et mécaniquement résistant.

En raison de sa propriété optiquement irréprochable, il constitue une alternative peu coûteuse aux diamants dans l'industrie de la bijouterie.
Le dioxyde de zirconium ne doit pas être confondu avec le zircon (ou silicate de zirconium), un minéral également utilisé dans l'industrie de la céramique et des réfractaires.

Le dioxyde de zirconium est un solide cristallin de couleur blanche, mais peut être produit dans différentes couleurs pour être utilisé comme pierre précieuse alternative au diamant ou comme couronnes dentaires en céramique dans des applications médicales.
Naturellement, on le trouve sous la forme d'un minéral translucide (parfois transparent), la baddeleyite, un minéral rare qui possède une structure cristalline prismatique monoclinique, c'est-à-dire un minéral ayant des vecteurs inégaux.

Également connu sous le nom d’« acier céramique », cet oxyde de zirconium est chimiquement inerte et est considéré comme l’un des matériaux de restauration les plus propices, en raison de ses excellentes propriétés mécaniques.
Parmi tous les matériaux céramiques avancés, la zircone présente la ténacité et la résistance les plus élevées à température ambiante.
À haute température, la zircone peut subir des changements de volume substantiels lors de la transformation de phase.

Il est donc difficile d’obtenir des produits en zircone stables lors du frittage, c’est pourquoi une stabilisation de la zircone est généralement nécessaire.
La zircone partiellement stabilisée (PSZ) ajoute aux propriétés mécaniques exceptionnelles et à l'inertie chimique un niveau élevé de stabilité chimique, même dans des environnements difficiles.

Le dioxyde de zirconium est utilisé comme substitut de l'alumine dans les applications biomédicales telles que les implants dentaires, grâce à ses propriétés mécaniques supérieures, et est comparable aux dents en termes de résistance mécanique. Le dioxyde de zirconium (ZrO2), ou zircone, est un matériau céramique avancé le plus couramment utilisé dans la production de différents types de céramiques dures.
Ce matériau est le plus largement utilisé pour la production de divers implants dentaires en raison de sa dureté, de son inréactivité chimique et de ses divers aspects biocompatibles.

Cependant, l’utilisation du dioxyde de zirconium en dentisterie n’est que l’utilisation la plus connue de ce matériau céramique avancé.
Il existe d’autres propriétés qui rendent la zircone adaptée à diverses applications.

Ces propriétés comprennent :
Excellente résistance à la corrosion et à différents produits chimiques
Absence de fragilité innée de certains autres types de céramiques techniques
Résistance très élevée à température ambiante
Très haute ténacité à la rupture
Dureté et densité élevées
Très bonne résistance à l'usure
Bon comportement de frottement
Faible conductivité thermique
Isolation électrique solide

Le dioxyde de zirconium présente ces caractéristiques et d’autres qui en ont fait un choix courant non seulement comme matériau largement répandu pour les sous-structures dentaires, mais également dans d’autres industries.
Le dioxyde de zirconium est également utilisé dans :
Manipulation des fluides
Composants aérospatiaux
Outils de coupe
Applications biomédicales
Micro-ingénierie
Composants électroniques
Fibre optique
Buses pour pulvérisation et extrusion
Pièces nécessitant un aspect esthétique agréable
Composants nécessitant une résistance à l'usure et une résistance élevée

Le dioxyde de zirconium est ce type de polyvalence qui fait de la zircone l’un des matériaux céramiques avancés les plus utilisés.
De plus, les entreprises sont en mesure de fabriquer une variété de pièces et de composants différents à partir de zircone, en utilisant le moulage par injection, ce qui permet au dioxyde de zirconium de devenir un matériau encore plus répandu.
En céramique, la zircone est utilisée pour de nombreuses choses :

Le dioxyde de zirconium est utilisé dans les formulations de teintures pour stabiliser et renforcer certaines couleurs.
Le dioxyde de zirconium est ajouté aux céramiques sans oxyde comme auxiliaire de frittage (pour aider à coller les particules ensemble).
Ajouté aux formulations de corps et de glaçure pour favoriser la dureté.
Utilisé dans les creusets, les buses, les vannes et même les briques réfractaires pour résister à l'attaque des métaux en fusion.
Utilisé comme opacifiant dans les glaçures et les frittes (rend les transparents blancs). Son pouvoir opacifiant est similaire à celui du silicate de zirconium (6-9% pour une semi-opacité, 10-15% pour une opacité totale).
Utilisé comme blanchissant dans les porcelaines.

La zircone a également d’autres utilisations intéressantes :
Le dioxyde de zirconium présente une résistance chimique et à la corrosion à des températures bien supérieures au point de fusion de l’alumine.
La dureté du dioxyde de zirconium et sa résistance à la chaleur le rendent adapté à une utilisation dans les abrasifs, les outils de coupe et les pièces de moteur.
Le dioxyde de zirconium est utile comme matériau d’implant médical.
La conductivité ionique du dioxyde de zirconium le rend précieux dans les capteurs et les piles à combustible.

Le dioxyde de zirconium (ZrO2) comme abrasif est utilisé pour fabriquer des meules et du papier de verre spécial.
Le dioxyde de zirconium est également utilisé dans les glaçures céramiques, dans les émaux et pour le revêtement des fours et des moules à haute température.
Le dioxyde de zirconium résiste à la corrosion à haute température, ce qui le rend idéal pour les creusets et autres types d'équipements de laboratoire. Le ZrO2 est utilisé comme « getter » pour éliminer la dernière trace d'air lors de la production de tubes à vide. Le dioxyde de zirconium (ZrO2) est le composé de zirconium le plus courant dans la nature.

Le dioxyde de zirconium a de nombreuses utilisations, notamment la production de tissus résistants à la chaleur et d’électrodes et d’outils à haute température, ainsi que dans le traitement des maladies de la peau.
Le minéral baddeleyite (connu sous le nom de zircone ou ZrO2) est la forme naturelle de l'oxyde de zirconium et est utilisé pour produire du zirconium métallique par l'utilisation du procédé Kroll.

Le procédé Kroll est utilisé pour produire du métal titane ainsi que du zirconium.
Les métaux, sous forme de tétrachlorures métalliques, sont réduits avec du magnésium métallique puis chauffés au rouge sous pression normale en présence d'une couverture de gaz inerte tel que l'hélium ou l'argon. Le dioxyde de zirconium est présent dans la nature sous forme de minéral baddeleyite.
L'oxyde a de nombreuses applications industrielles.

Le dioxyde de zirconium est utilisé comme matériau réfractaire.
Le dioxyde de zirconium est utilisé dans la fabrication d'émaux hautement réfléchissants pour la céramique, le verre, les revêtements de fours métallurgiques, les creusets et les équipements de laboratoire.
L'oxyde est utilisé pour produire des lampes oxhydriques et à incandescence.

D’autres utilisations sont la production de cristaux piézoélectriques, de fibres résistantes à la chaleur et de bobines d’induction haute fréquence.
L'oxyde hydraté est utilisé dans le traitement de la dermatite causée par l'herbe à puce.
Au lieu de chaux pour l'éclairage oxhydrique ; avec des terres du groupe de l'yttrium dans l'éclairage à incandescence (lampes Nernst) ; comme pigment, abrasif ; fabrication d'émaux, de verres blancs, de creusets réfractaires et de revêtements de fours.

UTILISATIONS INDUSTRIELLES :
Il existe plusieurs types de zircone : un oxyde pur (monoclinique) et une forme stabilisée (cubique), ainsi qu'un certain nombre de variantes telles que la zircone stabilisée à l'agate et à la magnésie et les qualités nucléaires.
La zircone stabilisée a un point de fusion élevé, environ 2760 °C, une faible conductivité thermique et n'est généralement pas affectée par les atmosphères oxydantes et réductrices et la plupart des produits chimiques.

Les zircones stabilisées à l’yttrium et à la magnésie sont largement utilisées pour les équipements et les récipients en contact avec les métaux liquides.
La zircone nucléaire monoclinique est utilisée pour les éléments de combustible nucléaire, le matériel de réacteur et les applications connexes où une pureté élevée (99,7 %) est nécessaire.
La zircone a la particularité d'être un isolant électrique à basse température, devenant progressivement conducteur à mesure que les températures augmentent.

APPLICATION:
Les propriétés mécaniques élevées du dioxyde de zirconium, son inertie chimique, sa stabilité à haute température, sa résistance à la corrosion et sa haute qualité ont placé cet acier céramique sur le radar de nombreuses industries et domaines d'application.
De nombreux produits d’aujourd’hui, allant des produits réfractaires aux produits médicaux, en passant par les pigments, l’électronique, les revêtements et les céramiques, sont basés sur la zircone en raison de ses caractéristiques et avantages supérieurs par rapport aux autres matériaux.
Certaines des applications typiques de la zircone comprennent les matrices pour l'extrusion de métaux chauds, les capteurs d'oxygène, les membranes dans les piles à combustible, les sièges de soupapes de puits profonds et les joints de pompes marines.
Voici une liste de certains des domaines d’application et utilisations les plus courants de la zircone.

Céramique:
La résistance mécanique et la résistance du dioxyde de zirconium en font un composant adapté à la fabrication de céramique.
Cela inclut les couteaux en céramique, qui sont sensiblement plus résistants que les couverts en acier en raison du facteur de dureté élevé de la zircone.

Utilisations réfractaires :
En raison de sa résistance thermique élevée, le dioxyde de zirconium est utilisé comme composant dans les creusets, les fours et autres environnements à haute température.
De plus, le dioxyde de zirconium renforce les propriétés ignifuges de la céramique.
Les briques réfractaires et les plaques de blindage sont des exemples d’applications réfractaires à base de zircone.
De plus, lorsqu'elle est ajoutée au quartz fondu, la zircone peut être utilisée pour produire du verre siloxyde, un verre plus dur et plus résistant aux contraintes que le verre opaque au quartz.
La zircone peut également être ajoutée à l'oxyde d'aluminium pour être utilisée dans les composants du processus de moulage de l'acier.

Revêtement barrière thermique (TBC) :
Le dioxyde de zirconium est utilisé comme revêtement pour les composants des moteurs à réaction qui sont exposés à des températures élevées.
Ceci est rendu possible grâce à la faible conductivité thermique et à la résistance élevée à la chaleur du composé.
Des études ont confirmé l’efficacité du dioxyde de zirconium pour les applications TBC, à condition que le matériau soit appliqué correctement et uniformément.

Industrie dentaire :
En raison de sa biocompatibilité, de ses bonnes propriétés esthétiques et de ses propriétés mécaniques élevées, le dioxyde de zirconium est l'une des utilisations les plus courantes du dioxyde de zirconium en dentisterie, principalement dans les restaurations dentaires pour les ponts, les couronnes, les facettes en porcelaine feldspathique et les prothèses dentaires. Le dioxyde de zirconium stabilisé à l'yttrium est également essentiel à la production de couronnes en zircone quasi permanentes.

Matériau résistant aux rayures et abrasif :
Grâce à sa stabilité mécanique élevée et à sa résistance à l’abrasion, la zircone est utilisée comme matériau abrasif.
Le dioxyde de zirconium est également utile comme couche protectrice pour les pièces mécaniques, en raison de la résistance du composé aux rayures et aux contraintes mécaniques.

Systèmes riches en oxygène :
Alors que d’autres matériaux peuvent subir une oxydation et compromettre leur intégrité, le dioxyde de zirconium est stable en présence d’oxygène.
En fait, le dioxyde de zirconium est utilisé dans les membranes des piles à combustible et dans les mécanismes de détection d’oxygène, même à des températures élevées.

Industrie de la bijouterie :
Le dioxyde de zirconium, en particulier, est devenu une alternative viable au diamant (qui est extrêmement cher).
Outre sa durabilité et sa forte similitude esthétique avec le diamant, la zircone cubique produit des coupes différentes de celles des diamants et présente une perfection optique qui apparaît complètement incolore à l'œil nu.
Le dioxyde de zirconium est communément appelé imitation de diamant plutôt que diamant synthétique, car il ressemble visuellement au diamant naturel mais n'a pas les mêmes propriétés chimiques.
Les exemples de bijoux à base de zircone comprennent les bagues en zircone cubique et les boucles d'oreilles en zircone cubique.

APPLICATION PRINCIPALE:
Pompes, pistons et chemises
Billes et sièges de vannes à boisseau sphérique de précision
Lames de coupe, couteaux,
Broches à souder

Ferrules et manchons pour fibre optique
Roulements et rouleaux
Guides en céramique
Roulements, pompes et vannes hautes performances
Clapets anti-retour

Débitmètres
Instruments de mesure
Industries médicales et pharmaceutiques
Industries agroalimentaires et chimiques
Textile
Électronique
Toners, encres et colorants

CARACTÉRISTIQUES:
Ils impliquent tous la décomposition du zircon par des moyens chimiques, thermiques ou mécaniques
Tous les produits obtenus à partir de la décomposition du zircon sont ensuite traités par différenciation de solubilité
Ils impliquent tous l’isolement des composés de zirconium des impuretés résiduelles.

Le dioxyde de zirconium est très résistant à la corrosion, à l’abrasion et aux contraintes causées par les impacts répétitifs.
En fait, leur résistance augmentera au point d'impact. Les billes d'oxyde de zirconium ont également une dureté, une durabilité et une résistance incroyablement élevées.
Les températures élevées et les produits chimiques corrosifs ne posent aucun problème pour les billes de zircone, et elles conserveront leurs excellentes propriétés jusqu'à 1800 degrés ºF.

Cela fait des billes de zircone une excellente option pour une utilisation dans de nombreux environnements à fort impact et à haute température.
Leurs propriétés en font les billes les plus durables pour les applications de meulage et de mouture.
De plus, les billes en céramique d'oxyde de zirconium sont couramment utilisées dans les applications de contrôle de débit telles que les clapets anti-retour, et elles sont également populaires pour une utilisation dans le domaine médical en raison de leur résistance et de leur pureté élevées.

PROPRIÉTÉS:
Une autre combinaison de propriétés exceptionnelles est la très faible conductivité thermique et la résistance élevée.
De plus, certains types de céramiques à base d’oxyde de zirconium peuvent conduire les ions oxygène.
Les composants fabriqués à partir de ce matériau sont nettement plus chers que les composants en céramique d'alumine. Les céramiques à base d'oxyde de zirconium sont utilisées, entre autres, comme outils pour le formage de fils, comme auxiliaires dans les processus de soudage, comme matériaux pour couronnes et bridges dans l'industrie dentaire, comme anneaux isolants dans les processus thermiques et comme cellules de mesure de l'oxygène dans les sondes lambda

Le dioxyde de zirconium est l'un des matériaux céramiques les plus étudiés. Le ZrO2 adopte une structure cristalline monoclinique à température ambiante et passe à une structure tétragonale et cubique à des températures plus élevées.
Le changement de volume provoqué par la transition de la structure de tétragonale à monoclinique puis cubique induit de grandes contraintes, provoquant des fissures lors du refroidissement à haute température.
Lorsque la zircone est mélangée à d’autres oxydes, les phases tétragonales et/ou cubiques sont stabilisées.
Les dopants efficaces comprennent l’oxyde de magnésium (MgO), l’oxyde d’yttrium (Y2O3, yttrium), l’oxyde de calcium (CaO) et l’oxyde de cérium (III) (Ce2O3).

Le dioxyde de zirconium est souvent plus utile dans son état de phase « stabilisé ». Lors du chauffage, la zircone subit des changements de phase perturbateurs.
En ajoutant de petits pourcentages d’yttrium, ces changements de phase sont éliminés et le matériau résultant présente des propriétés thermiques, mécaniques et électriques supérieures.
Dans certains cas, la phase tétragonale peut être métastable.

Si des quantités suffisantes de phase tétragonale métastable sont présentes, une contrainte appliquée, amplifiée par la concentration de contrainte à la pointe d'une fissure, peut provoquer la conversion de la phase tétragonale en phase monoclinique, avec l'expansion de volume associée.

Cette transformation de phase peut alors mettre la fissure en compression, retardant sa croissance et améliorant la ténacité à la fracture.
Ce mécanisme, connu sous le nom de durcissement par transformation, prolonge considérablement la fiabilité et la durée de vie des produits fabriqués avec de la zircone stabilisée.

La bande interdite du dioxyde de zirconium dépend de la phase (cubique, tétragonale, monoclinique ou amorphe) et des méthodes de préparation, avec des estimations typiques de 5 à 7 et.
Un cas particulier de zircone est celui du polycristal de zircone tétragonale, ou TZP, qui indique une zircone polycristalline composée uniquement de la phase tétragonale métastable.
La résistance exceptionnelle du dioxyde de zirconium, sa ténacité, sa biocompatibilité, sa grande résistance à la fatigue et à l'usure le rendent optimal pour les applications dentaires.

Le dioxyde de zirconium, en particulier, est en fait l'un des deux métaux les plus couramment utilisés dans les implants dentaires, avec le titane, car ils présentent tous deux de très bonnes propriétés physiques et chimiques et permettent la croissance des ostéoblastes, les cellules qui forment réellement les os.
Voici une liste des propriétés physiques et chimiques les plus importantes de la zircone.
Notez que ces propriétés sont suffisamment élevées pour permettre à la zircone d’être un matériau efficace pour de nombreuses applications, notamment à des fins réfractaires et dentaires.

Dilatation thermique élevée (α=11 x 10-6/K, similaire à certains types d'acier)
Excellente isolation thermique/faible conductivité thermique (2,5 à 3 W/mK)
Très haute résistance à la propagation des fissures, haute ténacité à la rupture (6,5 à 8 MPam1/2)
Capacité à conduire les ions oxygène (utilisé pour la mesure des pressions partielles d'oxygène dans les sondes lambda)

PROPRIÉTÉS CHIMIQUES :
Poudre lourde, blanche et amorphe.
Dureté Mohs 6,5, indice de réfraction 2,2.
Insoluble dans l'eau et la plupart des acides ou alcalis à température ambiante ; soluble dans l'acide nitrique et les acides chlorhydrique, fluorhydrique et sulfurique concentrés à chaud.
Le réfractaire commercial le plus résistant à la chaleur ; diélectrique.

PROPRIÉTÉS PHYSIQUES :
Poudre blanche, lourde, amorphe ou cristaux monocliniques ; indice de réfraction 2,13 ; masse volumique 5,68 g/cm3 ; dureté Mohs 6,5 ; se transforme en structure tétragonale au-dessus de 1 100 °C et en forme cubique au-dessus de 1 900 °C ; fond à 2 710 °C et se vaporise à environ 4 300 °C ; insoluble dans l'eau ; soluble dans l'acide fluorhydrique et les acides sulfurique, nitrique et chlorhydrique chauds.

CARACTÉRISTIQUES:
Résistance mécanique élevée
Excellente résistance à l'usure
Bonne finition de surface
Résistance élevée à la rupture
Faible conductivité thermique
Haute densité
Bonne conductivité thermique

PRODUCTION:
Trois phases sont connues : monoclinique en dessous de 1170 °C, tétragonal entre 1170 °C et 2370 °C, et cubique au-dessus de 2370 °C.
La tendance est à une symétrie plus élevée à des températures plus élevées, comme c'est généralement le cas.
Un faible pourcentage des oxydes de calcium ou d’yttrium se stabilisent dans la phase cubique.
La tazheranite, un minéral très rare, est cubique. Contrairement au TiO2, qui contient du titane à six coordonnées dans toutes les phases, la zircone monoclinique est constituée de centres de zirconium à sept coordonnées.
Cette différence est attribuée à la taille plus grande de l’atome de zirconium par rapport à l’atome de titane.

La production de dioxyde de zirconium peut donner lieu aux trois phases possibles mentionnées ci-dessus en fonction de la température : monoclinique, tétragonale et cubique.
Cette propriété unique du dioxyde de zirconium offre une flexibilité d’utilisation dans une grande variété d’objectifs et d’industries.
Le dioxyde de zirconium est produit par traitement thermique ou dissociation thermique, bien que le faire sous sa forme pure puisse provoquer des changements de phase brusques qui peuvent fissurer ou fracturer le matériau.

C'est à ce moment-là qu'un dopage avec des stabilisateurs, tels que l'oxyde de magnésium, l'oxyde d'yttrium et l'oxyde de calcium, est appliqué pour maintenir la structure intacte.
Ce processus thermique est également appelé calcination, où le chauffage à haute température est effectué dans un milieu d'oxygène ou d'air.
Le dioxyde de zirconium peut également être produit en décomposant du sable de zircon par fusion avec des composés tels que le carbonate de calcium, l'oxyde de calcium, le carbonate de sodium, l'oxyde de magnésium et l'hydroxyde de sodium.

RÉACTION CHIMIQUE :
Le dioxyde de zirconium est chimiquement non réactif.
Il est lentement attaqué par l'acide fluorhydrique concentré et l'acide sulfurique.
Lorsqu'il est chauffé avec du carbone, le dioxyde de zirconium se transforme en carbure de zirconium.
Lorsqu'il est chauffé avec du carbone en présence de chlore, le dioxyde de zirconium se transforme en chlorure de zirconium (IV).
Cette conversion est la base de la purification du dioxyde de zirconium métallique et est analogue au procédé Kroll.