Zirkonyum dioksit çatlak ilerlemesine karşı çok yüksek direnç gösteren bir malzemedir.
Zirkonyum dioksit seramikleri aynı zamanda çok yüksek termal genleşmeye sahiptir ve bu nedenle seramik ve çeliğin birleştirilmesinde sıklıkla tercih edilen malzemedir.
Tec Star'ın zirkonyum dioksiti, dolgu maddesi görevi gören kuru bir nanopartiküldür.
CAS Numarası: 1314-23-4
AB Numarası: 215-227-2
IUPAC Adı: dioksozirkonyum
Kimyasal Formül: ZrO2
Diğer adları: Zirkonyum, dioksozirkonyum, Baddeleyit (ZrO2), Rhuligel, Zirkonyum Beyazı, Zirkonik anhidrit, Zirox Zt 35, 12036-23-6, CI 77990, MFCD00011310, Zirkonyum(IV) oksit, kalsyum stabilize, PCS (dolgu), CAP (oksit), Nyacol Zr (asetat), Torayceram Sol ZS-OA, Norton 9839, Zircoa 5027, Zirkonyum oksit (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, Kalsiyum Stabilize Zirkonyum, Zirkonyum(IV) oksit, CP, UNII-S38N85C5G0, Zirkonyum(IV) oksit, %99,9, Zirkonyum oksit, katalizör desteği, Zirkonyum(IV) oksit, Puratronic?, DTXSID301315847, NSC12958, AKOS015914003, Zirkonyum(IV) oksit, granüler, 3-6 mm, CS-0111468, NS00112646, EC 215-227-2, Q36200, Zirkonyum(IV) oksit, purum, >=%99 ZrO2 + HfO2 bazlı, Zirkonyum(IV) oksit, nanotoz, <100 nm parçacık boyutu (TEM), Zirkonyum(IV) oksit, toz, 5 mum, %99 eser metaller bazında, Zirkonyum(IV) oksit, peletler, çap x kalınlık 10 mm x 3,5 mm, Zirkonyum(IV) oksit, peletler, çap x kalınlık 13,5 mm x 9,5 mm, Zirkonyum(IV) oksit, peletler, çap x kalınlık 17,5 mm x 5 mm, Zirkonyum(IV) oksit, peletler, çap x kalınlık 18,5 mm x 7,3 mm, Zirkonyum(IV) oksit, %18 H2O'da, kolloidal dispersiyon, %1,3 itriyum oksit ile stabilize edilmiş, Zirkonyum(IV) oksit, %99,99 eser metaller bazında (saflık ~%2 HfO2'yi hariç tutar), Zirkonyum(IV) oksit, püskürtme hedefi, çap. x kalınlık 2,00 inç x 0,25 inç, %99,95 eser metal bazlı (2% HfO2 hariç)
Korozyon ve çizik gibi yüzey işlemlerinde karşılaşılan tipik sorunları çözer.
Yüzey sertliğini arttırır, UV ışınlarına dayanıklılığını artırır ve antiseptik etki gösterir.
Yüzey krom pasivasyonunu değiştirme olanağı sunar.
Zirkonyum dioksit ayrıca aşınma ve sürtünme katsayısını azaltır. Zirkonyum Oksit boyalar, galvanik kaplamalar ve mürekkep uygulamalarında önerilir.
Zirkonyum dioksit (ZrO2), bazen zirkonyum olarak da bilinir (zirkonyum ile karıştırılmamalıdır), zirkonyumun beyaz kristal oksididir.
Zirkonyum dioksitlerin doğada en çok bulunan formu monoklinik kristal yapıya sahip olan mineral baddeleyittir.
Dopantla stabilize edilmiş kübik yapılı zirkonyum, çeşitli renklerde sentezlenerek değerli taş ve elmas taklidi olarak kullanılır.
Zirkonyum dioksit ürünleri, yüksek sıcaklıklarda iyi mekanik özellikler ve kararlılık, güçlü termal ve korozyon direnci, kimyasal eylemsizlik ve tutarlı kalite ile karakterize edilir.
Bu sayede geniş yelpazedeki refrakter ürünler, seramik boyaları ve pigmentleri ile elektronik uygulamalarında kullanım için idealdirler.
Diğer uygulama alanları arasında sürtünme malzemeleri, kaynak çubukları ve zirkonyum metal ve alaşımları da yer almaktadır.
Gelişmiş zirkonyum seramikleri mükemmel biyouyumluluğa sahip olup, zirkonyumun kalça eklemleri veya femoral top başları gibi protez cihazlarında tercih edilen malzeme olarak alüminanın yerini almasını sağlamıştır.
Zirkonyum dioksit üstün mukavemet ve sertliğe, aşınma direncine, stabiliteye, çizilmeye karşı dayanıklılığa ve insan vücuduyla biyouyumluluğa sahiptir.
Zirkonyumun en yaygın kullanım alanlarından biri de diş implantlarıdır.
Zirkonyum dioksit, aynı zamanda zirkonyum dioksit (Zr02) olarak da bilinir ve en doğal haliyle baddeleyit mineralinde bulunur.
Ancak zirkonyum dioksit aynı zamanda zirkondan kimyasal olarak da elde edilebilir.
Zirkonyum dioksit, zirkondan oluşan en ticari öneme sahip oksittir.
Zirkonyum dioksit veya zirkonyum oksit en yaygın kullanılan seramik oksitlerden biridir.
Zirkonyum dioksitlerin kullanım alanları aşındırıcı ürünlerde, diş köprülerinde ve kronlarında, boya ve cilalarda katkı maddesi olarak, yakıt hücresi membranlarında ve eklem implantlarında kullanılmaktadır.
Zirkonyum dioksit aynı zamanda porselende beyaz pigment olarak veya vanadyum oksitle karıştırılarak sarı pigment olarak da kullanılır.
Çoğu tüketici bu malzemeyi günümüzde birçok evde bulunan seramik mutfak bıçaklarıyla ilişkilendirir ve bu bıçakların bıçakları zirkonyumdan yapılır.
Piyasadaki ürünlerin çoğu mikro kristalin zirkonyum dioksit tozlarına dayalı olarak üretilir, sadece niş pazarlar giderek artan bir şekilde zirkonyum dioksit nanopartiküllerinin güçlerini kullanmaya başlamıştır. Zirkonyum dioksit, cam, optik ve seramik uygulamaları için uygun, yüksek oranda çözünmeyen termal olarak kararlı bir Zirkonyum kaynağıdır. Zirkonyum dioksit, mücevherlerde kullanılan kübik kristalin form olan zirkonyum olarak da bilinen beyaz kristalin bir oksittir ve doğada nadiren bulunur.
Zirkonyum dioksitler elektriği iletmez.
Ancak bazı perovskit yapılı oksitler elektronik olarak iletken olup katı oksit yakıt hücrelerinin katotlarında ve oksijen üretim sistemlerinde uygulama bulmaktadır.
Zirkonyum dioksitler en az bir oksijen anyonu ve bir metalik katyon içeren bileşiklerdir.
Zirkonyum dioksitler genellikle Yüksek Saflıkta (%99,999) Zirkonyum Oksit (ZrO2) Tozudur, sulu çözeltilerde (su) çözünmez ve son derece kararlıdır, bu da onları kil kaseler üretmek gibi basit seramik yapılarda, ileri elektroniklerde ve iyonik iletkenlik gösterdikleri yakıt hücreleri gibi havacılık ve elektrokimyasal uygulamalardaki hafif yapısal bileşenlerde kullanışlı hale getirir.
Metal oksit bileşikleri bazik anhidritlerdir ve bu nedenle redoks reaksiyonlarında asitler ve güçlü indirgeyici maddelerle reaksiyona girebilirler. Zirkonyum dioksit ayrıca pelet, parça, toz, püskürtme hedefleri, tabletler ve nanotoz (American Elements'in nano ölçekli üretim tesislerinden) olarak da mevcuttur. Zirkonyum dioksit genellikle hemen hemen her hacimde mevcuttur. Yüksek saflıkta, alt mikron ve nanotoz formları düşünülebilir.
Ek teknik, araştırma ve güvenlik (MSDS) bilgileri mevcuttur. Zirkonyum dioksit (Zirkonyum), tüm ileri seramik malzemeler arasında oda sıcaklığında en yüksek mukavemete ve tokluğa sahiptir.
Zirkonyum dioksit, vanalar, pompalar ve gömlekler gibi yüksek aşınma ve korozyon uygulamalarında kullanılır.
Zirkonyum dioksit kimyasal işleme ve petrokimya endüstrileri için tercih edilen malzemedir.
Birkaç farklı Zirkonyum türü mevcuttur, bunların en yaygın olanları Yttria Kısmen Stabilize Zirkonyum (Y-PSZ) ve Magnezya Kısmen Stabilize Zirkonyum'dur (Mg-PSZ). Bu malzemelerin her ikisi de mükemmel özellikler sunar.
Y-TZP (İtriya Stabilize Zirkonyum Oksit), kritik yapısal seramik uygulamaları için özel bir malzemedir.
Bu malzeme, özellikle HIP (Sıcak İzostat Pres) kullanılarak işlendiğinde, zirkonyum malzemeler arasında en yüksek eğilme mukavemetine sahiptir.
Malzemenin son derece ince tane boyutu, mükemmel aşınma direnci sayesinde jilet gibi keskinliğini koruyacak keskin bıçaklar oluşturmak için idealdir. Mukavemeti, üstün tokluğu ve mükemmel aşınma direnci nedeniyle takım ve proses uygulamalarında kullanılır.
Mg-PSZ (Magnezyum-kısmen stabilize edilmiş zirkonyum), yüksek mukavemet, kırılma tokluğu, aşınma direnci, iyi termal şok ve düşük termal iletkenlik gibi mükemmel mekanik özelliklere sahiptir. Bu özelliklerden dolayı vanalar, pompalar ve gömlekler gibi yüksek aşınma ve korozyon uygulamalarında kullanım alanı bulur. Kimyasal işleme ve petrokimya endüstrileri için tercih edilen malzemedir.
Zirkonyum dioksitin birçok endüstride çeşitli amaçlara uygun olmasını sağlayan birçok yararlı özelliği vardır.
Zirkonyum üretim ve işleme süreçleri ayrıca bir zirkonyum enjeksiyon kalıplama şirketinin, çok çeşitli müşterilerin ve farklı uygulamaların özel gereksinimlerine ve ihtiyaçlarına uyacak şekilde özelliklerini değiştirmesine olanak tanır.
Bu bakımdan zirkonyum, alüminaya benzemektedir.
Alüminyum oksit de farklı kullanımlara uygundur ve alümina farklı ihtiyaçları karşılamak için çeşitli şekillerde üretilebilir ve işlenebilir.
Ancak kullanım alanları, uygulamaları ve özellikleri farklılık gösterme eğilimindedir.
Zirkonyum dioksitin nerelerde kullanılabileceğine ve ne kadar sert olabileceğine bir bakalım.
Zirkonyum Dioksit veya zirkonyum (ZrO2), mineral Baddeleyite'den (zirkonyum oksit) işlenen veya zirkonyum silikat kumundan çıkarılan bir metal oksittir.
Hammadde bolluğu olmasına rağmen (çoğunlukla Avustralya ve Güney Afrika'dan), ZrO2'yi çıkarma işlemleri çeşitli ve pahalıdır (örneğin füzyon, yıkama, plazma arkı, çözme ve çöktürme).
Her işlem, kendine özgü benzersiz özelliklere sahip zirkonyumlar üretir. Her yıl önemli miktarda zirkonyum kullanılır (onlarca, binlerce ton), benzer amaçlar için kullanılan yüksek teknolojili malzemelerden çok daha fazla.
Zirkonyum kristallerinin var olma biçimleri sıcaklığa bağlı olarak değişir (monoklinik 1170C'de, tetragonal 2370C'de, kübik 2880C'de ergime).
Zirkonyum oksit (ZrO2), bazen zirkonyum olarak da bilinir (zirkonyumla karıştırılmamalıdır), zirkonyumun beyaz kristal oksididir.
Zirkonyum dioksit, zirkonyum bileşiklerinin kalsine edilmesiyle üretilir ve yüksek termal kararlılığından yararlanılır.
Zirkonyum dioksit en çok çalışılan seramik malzemelerden biridir. ZrO2 oda sıcaklığında monoklinik kristal yapısını benimser ve daha yüksek sıcaklıklarda tetragonal ve kübik yapıya dönüşür.
Zirkonyum dioksitin başlıca kullanım alanı seramik üretimi olup, titanyum oksit pigment parçacıkları üzerinde koruyucu kaplama olarak, refrakter malzeme olarak, yalıtımda, aşındırıcılarda ve emayelerde de kullanılmaktadır.
Stabilize edilmiş zirkonyum, oksijen iyonlarının yüksek sıcaklıklarda kristal yapı içerisinde serbestçe hareket etmesine izin verme yeteneğine sahip olduğundan oksijen vericilerinde ve yakıt hücresi membranlarında kullanılır.
Yüksek iyonik iletkenlik (ve düşük elektronik iletkenlik) onu en kullanışlı elektroseramiklerden biri yapar.
Zirkonyum dioksit aynı zamanda elektrokromik cihazlarda katı elektrolit olarak da kullanılır.
Zirkonyumun kübik fazdaki ısıl iletkenliğinin çok düşük olması, onun jet motorlarında ve dizel motorlarında termal bariyer kaplama olarak da kullanılmasına olanak vermiştir.
Zirkonyum dioksit, diş hekimliğinde diş restorasyonlarının yapımında, ortopedide kalça ve diz gibi eklem elemanlarının yapımında kullanılan çok yaygın bir malzemedir; sertliğinden dolayı seramik bıçak yapımında kullanılabilir; ayrıca transistörlerde yalıtkan olarak potansiyel uygulamaları vardır.
Kristalin zirkonyum dioksit (zirkonyum oksit), ZrO2, zirkonyum olarak adlandırılır (bir mineral olan zirkon ve piyasadaki bir ürün olan Zirkon™ ile karıştırılmamalıdır) minerallerden Zr(SO4)2'ye dönüştürülerek ve ardından hidrolizle beyaz pigment olarak kullanılmak üzere üretilir. ZrO2 ayrıca refrakter malzeme (pota, fırın astarı) olarak kullanılır ve suda çözünmez, HCl ve HNO3'te sadece az çözünür ve ancak %66 H2SO4 ile ısıtıldığında HF'de yavaşça çözünür.
Zirkonyum dioksit, metalik titanyumla birlikte şu anda bilinen en iyi biyouyumlu seramik malzemelerden biri olarak kabul edilir.
Zirkonyum dioksit veya zirkonya, ZrO2, günümüz diş hekimliğinde kullanılan bir kelimedir.
Zirkonyumun çağdaş restoratif diş hekimliğinde tercih edilen bir materyal olduğunu söyleyebiliriz. Bunun birkaç nedeni vardır.
Ayrıca restoratif diş hekimliği, restorasyonların yapışmasının artırılması ve kalıcı bağlanması ile ilgilidir.
Zirkonyum dioksit, köprüler, kronlar, dental implant abutmentleri ve tam dental implant sistemleri gibi dental restorasyonlarda geniş uygulama alanı bulmuştur.
Zirkonyum dioksit, üstün eğilme dayanımı (çeliğe kıyasla 1000 MPa), yüksek kırılma tokluğu, yüksek sertlik, mükemmel yorulma ve hasar direnci gibi üstün mekanik özellikleri nedeniyle ilgi odağı olmuştur.
Malzeme kimyasal saldırılara karşı dayanıklıdır ve güçlü asitler, alkaliler veya diğer aşındırıcı malzemelerle kolayca reaksiyona girmez.
Fiziksel özellikleri bakımından ZrO2, su ve diğer çözücülerle çözünmeyen veya reaksiyona girmeyen beyaz ve opak bir malzemedir.
Zirkonyum dioksit mükemmel bir termal ve kimyasal yalıtkan olup yakıt hücrelerinde kullanılır.
Zirkonyum dioksitin başlıca kullanım alanı dişçilik gibi sert seramiklerin üretimidir. Ayrıca titanyum dioksit pigment parçacıkları üzerinde koruyucu kaplama olarak, refrakter malzeme olarak, yalıtımda, aşındırıcılarda ve emayelerde de kullanılır.
Stabilize edilmiş zirkonyum, oksijen iyonlarının yüksek sıcaklıklarda kristal yapı içerisinde serbestçe hareket etmesine olanak sağlama özelliğinden dolayı oksijen sensörlerinde ve yakıt hücresi membranlarında kullanılır.
Yüksek iyonik iletkenlik (ve düşük elektronik iletkenlik) onu en kullanışlı elektroseramiklerden biri yapar.
Zirkonyum dioksit aynı zamanda elektrokromik cihazlarda katı elektrolit olarak da kullanılır.
Zirkonyum dioksit, çok sayıda bileşende bulunan yüksek-κ dielektrik olan elektroseramik kurşun zirkonyum titanatın (PZT) öncüsüdür.
Zirkonyumun kübik fazının çok düşük ısıl iletkenliği, jet ve dizel motorlarında daha yüksek sıcaklıklarda çalışmaya olanak sağlayan bir termal bariyer kaplama (TBC) olarak kullanılmasına da yol açmıştır.
Termodinamik açıdan bir motorun çalışma sıcaklığı ne kadar yüksek olursa elde edilebilecek verim de o kadar yüksek olur.
Düşük ısı iletkenliğine sahip bir diğer kullanım alanı ise kristal büyütme fırınları, yakıt hücresi yığınları ve kızılötesi ısıtma sistemleri için seramik elyaf yalıtımı olarak kullanılmasıdır.
Bu malzeme diş hekimliğinde, estetik nedenlerle kron ve köprü gibi diş restorasyonlarının yapımında kullanılan alt çerçevelerin üretiminde ve daha sonra bunların geleneksel feldispatik porselenle kaplanmasında veya sınırlı ancak sürekli olarak estetiği artan, tamamen monolitik zirkonyumdan yapılmış, güçlü ve son derece dayanıklı diş protezlerinin üretiminde de kullanılır.
İtriyum oksit (itriyum oksit) ile stabilize edilmiş zirkonyum, itriyum-stabilize zirkonyum olarak da bilinir ve bazı tam seramik kron restorasyonlarında güçlü bir taban malzemesi olarak kullanılabilir.
Dönüşümle sertleştirilmiş zirkonyum, seramik bıçakların yapımında kullanılır.
Seramik ağızlı çatal bıçak takımları, sertlikleri nedeniyle çelik ağızlı ürünlere göre daha uzun süre keskinliğini korur.
Eriyebilirliği ve akkor haline getirildiğinde parlak bir ışık vermesi nedeniyle, ilgi odağı olan çubukların bir bileşeni olarak kullanılmıştır.
Zirkonyum dioksitin, Mars atmosferindeki karbon monoksit ve oksijeni elektrolize ederek hem yakıt hem de oksitleyici sağlaması ve Mars'taki yüzey taşımacılığında kullanılmak üzere kimyasal enerji deposu olarak kullanılması önerildi.
Karbon monoksit/oksijen motorlarının erken dönem yüzey taşımacılığında kullanılması önerilmiştir, çünkü hem karbon monoksit hem de oksijen, hidrojen elde etmek için Mars'taki su kaynaklarının kullanılmasına gerek kalmadan, zirkonyum elektrolizi ile doğrudan üretilebilir; hidrojen ise metan veya hidrojen bazlı yakıtların üretimi için gereklidir.
Zirkonyum, yüksek bant aralığı sayesinde yüksek enerjili elektron ve boşlukların oluşumuna olanak sağladığından fotokatalizör olarak kullanılabilir.
Bazı çalışmalar, katkılı zirkonyumun (görünür ışık emilimini artırmak amacıyla) organik bileşikleri parçalama ve atık sulardan Cr(VI)'yı azaltmadaki etkinliğini göstermiştir.
Zirkonyum dioksit aynı zamanda transistörlerde yalıtkan olarak potansiyel uygulamaları olan yüksek-κ dielektrik bir malzemedir.
Zirkonyum dioksit optik kaplamaların biriktirilmesinde de kullanılır; bu spektral bölgedeki düşük emilimi nedeniyle yakın-UV'den orta-IR'ye kadar kullanılabilen yüksek indeksli bir malzemedir.
Bu tür uygulamalarda zirkonyum dioksit genellikle PVD yöntemi ile biriktirilir.
Mücevher yapımında bazı saat kasaları "siyah zirkonyum oksit" olarak reklam edilir.
Omega, 2015 yılında "The Dark Side of The Moon" ismiyle seramik kasa, çerçeve, butonlar ve toka ile tamamen ZrO2 malzemeden üretilen bir saat piyasaya sürdü ve bu saatin paslanmaz çelikten dört kat daha sert olduğunu, dolayısıyla günlük kullanımda çizilmelere karşı çok daha dayanıklı olduğunu duyurdu.
Gaz tungsten ark kaynağında, %2 toryum yerine %1 zirkonyum oksit (diğer adıyla zirkonyum) içeren tungsten elektrotlar iyi ark başlatma ve akım kapasitesine sahiptir ve radyoaktif değildir.
Zirkonyum dioksit, zirkonyum oksit ve zirkonyum oksit olarak da bilinen, seramik endüstrisinde de kullanılan kristalin bir metal oksittir.
Zirkonyum dioksit yüksek termal direnci, mekanik direnci ve aşındırıcı özellikleriyle öne çıkmaktadır.
İlk kez 1969 yılında tıp sektöründe kullanılmaya başlanan zirkonyum, iyi tribolojik özellikler, iyi estetik ve yüksek mekanik özellikler ile olağanüstü biyouyumluluk göstermiştir.
Zirkonyum dioksit, zirkonyum kronlar ve zirkonyum bazlı implant abutmentları gibi diş tedavilerinde oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır.
En popüler formlarından biri, renksiz ve mekanik olarak dayanıklı, kübik kristal bir bileşik olan kübik zirkonyumdur.
Optik açıdan kusursuz bir özelliğe sahip olması nedeniyle mücevher sektöründe elmasa göre düşük maliyetli bir alternatif olarak kullanılmaktadır.
Zirkonyum dioksit, seramik endüstrisinde ve refrakterlerde de kullanılan bir mineral olan zirkonyum (veya zirkonyum silikat) ile karıştırılmamalıdır.
Zirkonyum dioksit, beyaz renkli kristal bir katıdır, ancak elmasa alternatif bir değerli taş olarak veya tıbbi uygulamalarda seramik diş kronları olarak kullanılmak üzere farklı renklerde üretilebilir.
Doğal olarak, yarı saydam (bazen şeffaf) mineral baddeleyit olarak bulunur; bu, monoklinik prizmatik kristal yapısına sahip nadir bir mineraldir; yani eşit olmayan vektörlere sahip bir mineraldir.
“Seramik çelik” olarak da bilinen bu zirkonyum oksit, kimyasal olarak inerttir ve mükemmel mekanik özellikleri nedeniyle son derece hayırlı restoratif materyallerden biri olarak kabul edilir.
Tüm ileri seramik malzemeler arasında zirkonyum oda sıcaklığında en yüksek tokluğa ve dayanıklılığa sahiptir.
Yüksek sıcaklıklarda zirkonyum faz dönüşümü sırasında önemli hacim değişimlerine uğrayabilir.
Sonuç olarak sinterleme sırasında stabil zirkonyum ürünleri elde etmek zorlaşır, bu nedenle genellikle zirkonyumun stabilizasyonu gerekir.
Kısmen stabilize edilmiş zirkonyum (PSZ), olağanüstü mekanik özelliklere ve kimyasal ataletin yanı sıra zorlu ortamlarda bile yüksek düzeyde kimyasal kararlılık sağlar.
Zirkonyum dioksit, üstün mekanik özellikleri sayesinde diş implantları gibi biyomedikal uygulamalarda alümina yerine kullanılır ve mekanik mukavemet açısından dişlerle kıyaslanabilir. Zirkonyum dioksit (ZrO2) veya zirkonyum, çeşitli sert seramik türlerinin üretiminde en yaygın olarak kullanılan gelişmiş bir seramik malzemedir.
Bu malzeme sertliği, kimyasal reaksiyona girmemesi ve çeşitli biyouyumluluk özellikleri nedeniyle çeşitli diş implantlarının üretiminde en yaygın olarak kullanılmaktadır.
Ancak zirkonyum dioksitin diş hekimliğinde kullanımı, bu gelişmiş seramik malzemenin sadece en bilinen kullanım alanıdır.
Zirkonyumun çeşitli uygulamalara uygun olmasını sağlayan başka özellikleri de vardır.
Bu özellikler şunları içerir:
Korozyona ve farklı kimyasallara karşı mükemmel direnç
Bazı diğer teknik seramik türlerinin doğuştan kırılganlığının olmaması
Çok yüksek oda sıcaklığı dayanıklılığı
Çok yüksek kırılma tokluğu
Yüksek sertlik ve yoğunluk
Çok iyi aşınma direnci
İyi sürtünme davranışı
Düşük ısı iletkenliği
Sağlam elektrik yalıtımı
Zirkonyum dioksit, zirkonyum dioksitin bu ve diğer özellikleri sayesinde sadece diş alt yapıları için yaygın olarak kullanılan bir malzeme olarak değil, aynı zamanda diğer endüstrilerde de yaygın olarak tercih edilen bir malzeme haline gelmiştir.
Zirkonyum dioksit ayrıca şu alanlarda da kullanılır:
Sıvı işleme
Havacılık bileşenleri
Kesme aletleri
Biyomedikal uygulamalar
Mikro mühendislik
Elektronik parçalar
Fiber optik
Püskürtme ve ekstrüzyon nozulları
Hoş estetik görünüm gerektiren parçalar
Aşınma direnci ve yüksek mukavemet gerektiren bileşenler
Zirkonyum dioksitin bu tür çok yönlülüğü zirkonyumu en yaygın kullanılan ileri seramik malzemelerden biri haline getirir.
Dahası, şirketler enjeksiyon kalıplama kullanarak zirkonyumdan çok çeşitli parçalar ve bileşenler üretebiliyorlar ve bu da zirkonyum dioksitin daha da yaygın bir malzeme haline gelmesini sağlıyor.
Seramikte zirkonyum birçok amaçla kullanılır:
Zirkonyum dioksit, bazı renklerin sabitlenmesi ve desteklenmesi amacıyla leke formüllerinde kullanılır.
Zirkonyum dioksit, oksit olmayan seramiklere sinterleme yardımcısı olarak (parçacıkların birbirine yapışmasına yardımcı olmak için) eklenir.
Gövde ve sır formüllerine sertliği arttırmak için eklenir.
Erimiş metallerin saldırısına karşı koymak için potalarda, nozullarda, vanalarda ve hatta refrakter tuğlalarda kullanılır.
Sırlarda ve fritlerde opaklaştırıcı olarak kullanılır (şeffafları beyaz yapar). Opaklaştırma gücü zirkonyum silikata benzerdir (%6-9 yarı opaklık, %10-15 tam opaklık).
Porselenlerde beyazlatıcı olarak kullanılır.
Zirkonyumun başka ilginç kullanımları da vardır:
Zirkonyum dioksit, alüminanın erime noktasının çok üzerindeki sıcaklıklarda kimyasal ve korozyon direncine sahiptir.
Zirkonyum dioksitin sertliği ve ısıya dayanıklılığı aşındırıcılarda, kesici takımlarda ve motor parçalarında kullanılmasını uygun hale getirir.
Zirkonyum dioksit tıbbi implant malzemesi olarak kullanılır.
Zirkonyum dioksitlerin iyonik iletkenliği onu sensörlerde ve yakıt hücrelerinde değerli kılmaktadır.
Zirkonyum dioksit (ZrO2) aşındırıcı olarak taşlama taşları ve özel zımpara kağıtları yapımında kullanılır.
Zirkonyum dioksit ayrıca seramik sırlarında, emayelerde, fırın ve yüksek sıcaklık kalıplarının astarlanmasında kullanılır.
Zirkonyum dioksit yüksek sıcaklıklarda korozyona karşı direnç gösterir ve bu da onu pota ve diğer laboratuvar malzemeleri için ideal hale getirir. ZrO2, vakum tüpleri üretilirken son hava izini gidermek için bir "alıcı" olarak kullanılır. Zirkonyum dioksit (ZrO2), doğada bulunan en yaygın zirkonyum bileşiğidir.
Zirkonyum dioksitin ısıya dayanıklı kumaşların, yüksek sıcaklık elektrotlarının ve aletlerinin üretiminde ve ayrıca cilt hastalıklarının tedavisinde olmak üzere birçok kullanım alanı bulunmaktadır.
Mineral baddeleyit (zirkonyum veya ZrO2 olarak bilinir), zirkonyum oksidin doğal halidir ve Kroll prosesi kullanılarak metalik zirkonyum üretmek için kullanılır.
Kroll işlemi titanyum metalinin yanı sıra zirkonyumun üretiminde de kullanılır.
Metalik tetraklorürler formundaki metaller, magnezyum metaliyle indirgenir ve daha sonra helyum veya argon gibi bir inert gaz örtüsünün varlığında normal basınç altında "kızıl-sıcak" seviyeye kadar ısıtılır. Zirkonyum dioksit doğada baddeleyit minerali olarak bulunur.
Oksitin endüstriyel alanda birçok uygulaması vardır.
Refrakter malzeme olarak zirkonyum dioksit kullanılmaktadır.
Zirkonyum dioksit, seramik, cam, metalurji fırınlarının astarları, pota ve laboratuvar ekipmanları için yüksek yansıtıcılığa sahip sır yapımında kullanılır.
Oksit, oksihidrojen ve akkor ışık üretmek için kullanılır.
Diğer kullanım alanları arasında piezoelektrik kristaller, ısıya dayanıklı lifler ve yüksek frekanslı indüksiyon bobinleri üretimi yer almaktadır.
Hidrojen oksit, zehirli sarmaşıktan kaynaklanan dermatit tedavisinde kullanılır.
Oksihidrojen ışığında kireç yerine; akkor aydınlatmada (Nernst lambaları) itriyum grubu topraklarla; pigment, aşındırıcı olarak; emaye, beyaz cam, refrakter pota ve fırın astarı üretiminde.
ENDÜSTRİYEL KULLANIMLAR:
Zirkonyumun birkaç türü vardır: saf (monoklinik) oksit ve stabilize (kübik) form, ayrıca asistriya ve magnezya ile stabilize edilmiş zirkonyum ve nükleer dereceler gibi bir dizi varyasyonu vardır.
Stabilize edilmiş zirkonyumun erime noktası yaklaşık 2760°C'dir, ısı iletkenliği düşüktür ve genellikle oksitleyici ve indirgeyici atmosferlerden ve çoğu kimyasaldan etkilenmez.
İtriya ve magnezya ile stabilize edilmiş zirkonyumlar, sıvı metallerle temas halinde olan ekipman ve kaplarda yaygın olarak kullanılır.
Monoklinik nükleer zirkonyum, nükleer yakıt elemanları, reaktör donanımları ve yüksek saflığın (%99,7) gerekli olduğu ilgili uygulamalarda kullanılır.
Zirkonyum düşük sıcaklıklarda elektriksel yalıtkanlık özelliğine sahip olup, sıcaklık arttıkça iletkenlik özelliği kazanmaktadır.
BAŞVURU:
Zirkonyum dioksitin yüksek mekanik özellikleri, kimyasal inertliği, yüksek sıcaklık kararlılığı, korozyon direnci ve yüksek kalitesi, bu seramik çeliği birçok endüstri ve uygulama alanının radarına sokmuştur.
Günümüzde refrakterlerden tıbbi ürünlere, pigmentlerden elektronik ürünlere, kaplamalardan seramiklere kadar pek çok ürün, diğer malzemelere göre üstün özellikleri ve avantajları nedeniyle zirkonyumdan üretilmiştir.
Zirkonyumun tipik uygulamaları arasında sıcak metal ekstrüzyon kalıpları, oksijen sensörleri, yakıt hücrelerindeki membranlar, derin kuyu vana yuvaları ve deniz pompası contaları yer alır.
İşte zirkonyumun en yaygın uygulama alanları ve kullanımlarından bazılarının listesi.
Seramikler:
Zirkonyum dioksitin mekanik dayanıklılığı ve direnci onu seramik imalatında kullanılmaya uygun bir bileşen haline getirmektedir.
Bunlar arasında, zirkonyumun yüksek sertlik faktörü nedeniyle çelik ağızlı çatal bıçak takımlarına göre belirgin şekilde daha dayanıklı olan seramik bıçaklar da yer almaktadır.
Refrakter amaçlar:
Yüksek ısıl direnci nedeniyle zirkonyum dioksit, pota, fırın ve diğer yüksek ısı ortamlarında bileşen olarak kullanılır.
Ayrıca zirkonyum dioksit seramiğin yanmazlık özelliğini de artırıyor.
Refrakter tuğlalar ve zırh levhaları zirkonyum esaslı refrakter uygulamalarına örnektir.
Ayrıca erimiş kuvarsa zirkonyum eklendiğinde, kuvars opak camdan daha sert ve daha fazla gerilime dayanıklı bir cam olan silisyum oksit cam üretmek için kullanılabilir.
Zirkonyum ayrıca çelik döküm prosesinde kullanılan parçalarda kullanılmak üzere alüminyum oksit içerisine de eklenebilir.
Termal bariyer kaplama (TBC):
Zirkonyum dioksit, yüksek sıcaklıklara maruz kalan jet motoru parçalarının kaplamasında kullanılır.
Bu, bileşiğin düşük ısı iletkenliği ve yüksek ısı direnci sayesinde mümkün oluyor.
Yapılan çalışmalar, zirkonyum dioksitin, düzgün ve homojen bir şekilde uygulandığı takdirde TBC uygulamalarında etkili olduğunu doğrulamıştır.
Dişçilik sektörü:
Zirkonyum dioksitlerin biyouyumluluğu, iyi estetiği ve yüksek mekanik özellikleri nedeniyle, zirkonyum dioksitin en popüler kullanımlarından biri diş hekimliğinde, özellikle köprüler, kronlar ve feldispat porselen kaplamalar ve diş protezleri için diş restorasyonlarındadır. Yttria ile stabilize edilmiş zirkonyum dioksit, neredeyse kalıcı zirkonyum kronların üretiminde de etkilidir.
Çizilmeye ve aşınmaya dayanıklı malzeme:
Yüksek mekanik stabilitesi ve aşınma direnci nedeniyle zirkonyum aşındırıcı malzeme olarak kullanılmaktadır.
Zirkonyum dioksit bileşiğinin çizilmelere ve mekanik strese karşı dayanıklılığı nedeniyle mekanik parçalarda koruyucu tabaka olarak da kullanılır.
Oksijen açısından zengin sistemler:
Diğer malzemeler oksidasyona uğrayıp bütünlüğünü kaybedebilirken, zirkonyum dioksit oksijen varlığında kararlıdır.
Aslında Zirkonyum dioksit yakıt hücresi membranlarında ve oksijen algılama mekanizmalarında yüksek sıcaklıklarda bile kullanılmaktadır.
Mücevherat sektörü:
Özellikle zirkonyum dioksit, elmasa (ki bu oldukça pahalıdır) karşı uygulanabilir bir alternatif olarak ortaya çıkmıştır.
Dayanıklılığı ve elmasa olan güçlü estetik benzerliğinin yanı sıra, kübik zirkonyum, elmastan farklı kesimler üretir ve çıplak gözle tamamen renksiz görünen optik bir kusursuzluğa sahiptir.
Zirkonyum dioksit, görsel olarak doğal elmasa benzediği ancak aynı kimyasal özelliklere sahip olmadığı için sentetik elmas yerine elmas taklidi olarak adlandırılır.
Zirkonyum esaslı takılara örnek olarak kübik zirkonyum yüzükler ve kübik zirkonyum küpeler verilebilir.
ANA UYGULAMA:
Pompalar, pistonlar ve gömlekler
Hassas küresel vana bilyaları ve yuvaları
Kesme Bıçakları, Bıçaklar,
Kaynak pimleri
Fiber optik ferüller ve kovanlar
Rulmanlar ve silindirler
Seramik kılavuzlar
Yüksek performanslı rulmanlar, pompalar ve vanalar
Kontrol vanaları
Akış ölçerler
Ölçüm aletleri
Tıbbi ve İlaç Endüstrileri
Gıda ve Kimya Endüstrileri
Tekstil
Elektronik
Tonerler, mürekkepler ve boyalar
ÖZELLİKLER:
Bunların hepsi zirkonun kimyasal, termal veya mekanik yollarla ayrışmasını içerir
Zirkonyum ayrışmasından elde edilen tüm ürünler daha sonra çözünürlük farklılaştırması ile işlenir
Bunların hepsi zirkonyum bileşiklerinin kalıntı safsızlıklardan izole edilmesini içerir.
Zirkonyum dioksit, korozyona, aşınmaya ve tekrarlanan darbelerden kaynaklanan strese karşı oldukça dayanıklıdır.
Aslında, darbe noktasında sertlikleri artacaktır. Zirkonyum oksit bilyeler ayrıca inanılmaz derecede yüksek sertliğe, dayanıklılığa ve mukavemete sahiptir.
Yüksek sıcaklıklar ve aşındırıcı kimyasallar zirkonyum bilyeler için sorun teşkil etmez ve 1800 derece ºF'ye kadar mükemmel özelliklerini korurlar.
Bu, zirkonyum bilyeleri birçok yüksek darbeli ve yüksek sıcaklıklı ortamda kullanım için mükemmel bir seçenek haline getirir.
Sahip oldukları özellikler onları öğütme ve frezeleme uygulamaları için en dayanıklı bilya haline getirir.
Ayrıca zirkonyum oksit seramik bilyeler, çek valfler gibi akış kontrol uygulamalarında yaygın olarak kullanılmakta olup, yüksek mukavemet ve saflıkları nedeniyle tıbbi alanda da kullanımı yaygındır.
ÖZELLİKLER:
Bir diğer öne çıkan özellik ise çok düşük ısı iletkenliği ve yüksek mukavemetidir.
Ayrıca zirkonyum oksit seramiklerin bazı türleri oksijen iyonlarını iletebilmektedir.
Bu malzemeden yapılan bileşenler, alümina seramiklerden yapılan bileşenlerden önemli ölçüde daha pahalıdır. Zirkonyum oksit seramikler, diğer uygulamaların yanı sıra, tel şekillendirme araçları olarak, kaynak işlemlerinde yardımcı olarak, diş endüstrisinde kron ve köprü malzemeleri olarak, termal işlemlerde yalıtım halkaları olarak ve lambda probunda oksijen ölçüm hücreleri olarak kullanılır.
Zirkonyum dioksit en çok çalışılan seramik malzemelerden biridir. ZrO2 oda sıcaklığında monoklinik kristal yapısını benimser ve daha yüksek sıcaklıklarda tetragonal ve kübik yapıya dönüşür.
Yapının tetragonalden monokliniğe ve sonra kübik hale geçmesiyle oluşan hacim değişimi büyük gerilmelere neden olarak yüksek sıcaklıklardan soğutulması sonucu çatlamalara yol açar.
Zirkonyum diğer oksitlerle karıştırıldığında tetragonal ve/veya kübik fazlar stabilize olur.
Etkili katkı maddeleri arasında magnezyum oksit (MgO), itriyum oksit (Y2O3, itriyum), kalsiyum oksit (CaO) ve seryum(III) oksit (Ce2O3) bulunur.
Zirkonyum dioksit genellikle faz 'stabilize' durumunda daha kullanışlıdır. Isıtıldığında, zirkonyum bozucu faz değişimlerine uğrar.
Küçük oranlarda itriyum eklenmesiyle bu faz değişimleri ortadan kaldırılır ve ortaya çıkan malzeme üstün termal, mekanik ve elektriksel özelliklere sahip olur.
Bazı durumlarda tetragonal faz metastabil olabilir.
Yeterli miktarda metastabil tetragonal faz mevcutsa, çatlak ucundaki gerilim konsantrasyonuyla büyütülen uygulanan gerilim, tetragonal fazın monoklinik faza dönüşmesine ve buna bağlı hacim genişlemesine neden olabilir.
Bu faz dönüşümü daha sonra çatlağı sıkıştırmaya, büyümesini geciktirmeye ve kırılma tokluğunu artırmaya neden olabilir.
Dönüşüm sertleştirmesi olarak bilinen bu mekanizma, stabilize zirkonyumdan üretilen ürünlerin güvenilirliğini ve kullanım ömrünü önemli ölçüde uzatıyor.
Zirkonyum dioksit bant aralığı, faza (kübik, tetragonal, monoklinik veya amorf) ve hazırlama yöntemlerine bağlıdır ve tipik tahminler 5-7 arasındadır. eV.
Zirkonyumun özel bir durumu, yalnızca metastabil tetragonal fazdan oluşan polikristalin zirkonyumun göstergesi olan tetragonal zirkonyum polikristalidir veya TZP'dir.
Zirkonyum dioksitin olağanüstü dayanıklılığı, tokluğu, biyouyumluluğu, yüksek yorulma ve aşınma direnci onu diş uygulamaları için ideal hale getirir.
Özellikle zirkonyum dioksit, titanyumla birlikte diş implantlarında en sık kullanılan iki metalden biridir; çünkü her ikisi de çok iyi fiziksel ve kimyasal özelliklere sahiptir ve aslında kemikleri oluşturan hücreler olan osteoblastların büyümesine olanak sağlar.
İşte zirkonyumun en belirgin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin bir listesi.
Bu özelliklerin zirkonyumun özellikle refrakter ve diş hekimliği amaçları olmak üzere birçok uygulamada etkili bir malzeme olmasına yetecek kadar yüksek olduğunu unutmayın.
Yüksek termal genleşme (α=11 x 10-6/K, bazı çelik türlerine benzer)
Mükemmel ısı yalıtımı/düşük ısı iletkenliği (2,5 ila 3 W/mK)
Çatlak yayılmasına karşı çok yüksek direnç, yüksek kırılma tokluğu (6,5 ila 8 MPam1/2)
Oksijen iyonlarını iletme yeteneği (lambda problarında oksijen kısmi basınçlarının ölçülmesinde kullanılır)
KİMYASAL ÖZELLİKLERİ:
Ağır, beyaz, amorf toz.
Mohs sertliği 6.5, refraksiyon indeksi 2.2.
Oda sıcaklığında suda ve çoğu asit ve alkalide çözünmez; nitrik asitte ve sıcak konsantre hidroklorik, hidroflorik ve sülfürik asitlerde çözünür.
Ticari refrakterlerin en ısıya dayanıklısı; dielektrik.
FİZİKSEL ÖZELLİKLER:
Beyaz, ağır, amorf toz veya monoklinik kristaller; kırılma indisi 2,13; yoğunluk 5,68 g/cm3; Mohs sertliği 6,5; 1.100 °C'nin üzerinde tetragonal yapıya, 1.900 °C'nin üzerinde kübik forma dönüşür; 2.710 °C'de erir ve yaklaşık 4.300 °C'de buharlaşır; suda çözünmez; hidroflorik asit ve sıcak sülfürik, nitrik ve hidroklorik asitlerde çözünür.
ÖZELLİKLERİ:
Yüksek Mekanik Dayanıklılık
Mükemmel Aşınma Direnci
İyi Yüzey Kaplaması
Yüksek Kırılma Tokluğu
Düşük ısı iletkenliği
Yüksek yoğunluk
İyi ısı iletkenliği
ÜRETME:
Üç faz bilinmektedir: 1170'in altında monoklinik °C, 1170 ile 1170 arasında tetragonal °C ve 2370 °C ve kübik sıcaklık 2370'in üzerinde °C.
Genellikle olduğu gibi, yüksek sıcaklıklarda daha yüksek simetri eğilimi vardır.
Kalsiyum veya itriyum oksitlerinin küçük bir yüzdesi kübik fazda kararlı hale gelir.
Çok nadir bulunan mineral tazheranit kübiktir. Tüm fazlarda altı koordineli titanyum içeren TiO2'nin aksine, monoklinik zirkonyum yedi koordineli zirkonyum merkezinden oluşur.
Bu farkın zirkonyum atomunun titanyum atomuna göre daha büyük olmasından kaynaklandığı düşünülmektedir.
Zirkonyum dioksit üretimi sıcaklığa bağlı olarak yukarıda belirtilen üç olası faza neden olabilir: monoklinik, tetragonal ve kübik.
Zirkonyum dioksitin bu eşsiz özelliği, çok çeşitli amaç ve endüstrilerde kullanım esnekliği sağlamaktadır.
Zirkonyum dioksit, termal işlem veya termal ayrışma yoluyla üretilir, ancak saf halde üretilmesi, malzemeyi çatlatabilecek veya kırabilecek ani faz değişimlerine neden olabilir.
İşte bu noktada yapının bozulmaması için magnezyum oksit, itriyum oksit, kalsiyum oksit gibi stabilizatörlerle katkılama yapılır.
Bu termal işleme kalsinasyon da denir; burada oksijen veya hava ortamında yüksek sıcaklıklara ısıtma yapılır.
Zirkonyum dioksit ayrıca zirkonyum kumunun kalsiyum karbonat, kalsiyum oksit, sodyum karbonat, magnezyum oksit ve sodyum hidroksit gibi bileşiklerle füzyon yoluyla ayrıştırılmasıyla da üretilebilir.
KİMYASAL REAKSİYON:
Zirkonyum dioksit kimyasal olarak tepkimeye girmez.
Yavaş yavaş konsantre hidroflorik asit ve sülfürik asit tarafından saldırıya uğrar.
Zirkonyum dioksit karbonla ısıtıldığında zirkonyum karbüre dönüşür.
Zirkonyum dioksit, klorin varlığında karbonla ısıtıldığında zirkonyum(IV) klorüre dönüşür.
Bu dönüşüm, Zirkonyum dioksit metalinin saflaştırılmasının temelini oluşturur ve Kroll işlemine benzerdir.