Circonio u óxido de circonio
La zirconia u óxido de zirconio es una cerámica policristalina, lo que significa que no contiene una fase vítrea. Tiene muchas propiedades mecánicas y térmicas, como una excelente resistencia a las altas temperaturas, muy buena inercia química y gran estabilidad dimensional. Estas características hacen de la cerámica de circonio un material de elección para aplicaciones refractarias, así como para aplicaciones de alto rendimiento en el ámbito médico. Puede encontrarse de forma natural en determinados minerales u obtenerse por derivación química a partir del circón.
¿Cuáles son las propiedades de la cerámica de circonio?
La zirconia es una cerámica técnica conocida por su resistencia a las altas temperaturas y a los choques térmicos. También tiene una densidad bastante alta para un material cerámico (5,8 g/cm3 de densidad) y una dureza notable. También es un buen aislante térmico, que se convierte en conductor eléctrico a altas temperaturas, en torno a los 800 °C.
Su excelente estabilidad dimensional, incluso a temperaturas muy elevadas, y su resistencia mecánica (al desgaste, la corrosión y la abrasión mecánica) le permiten ofrecer una larga vida operativa, sobre todo en la industria química, por ejemplo como componente de bombas.
Por último, lo que diferencia al óxido de circonio de otros materiales cerámicos como la alúmina son su excelente inercia química y su biocompatibilidad con el cuerpo humano. Estas dos propiedades lo convierten en el material ideal para aplicaciones médicas.
| Material | FZM (Mg-PSZ) | DEGUSSIT FZY | 3Y-TZP | 8Y-FSZ | DEGUSSIT ZR25 | FZM+ |
| Microestructura | ||||||
| Composición (en peso) | ZrO2 + 3,2 % MgO | ZrO2 + 8,2 %Y2O3 | ZrO2 + 5,2 %Y2O3 | ZrO2 + 13 %Y2O3 | ZrO2 + MgO | ZrO2 + MgO |
| Densidad aparente (g/cm3) | > 5,70 | > 5,50 | 6,05 | 5,7 | > 4,3 | > 5,75 |
| Porosidad abierta (%) | 0 | 0 | 0 | 0 | 24 | 0 |
| Tamaño medio de grano (µm) | 50 | 30 | < 0,5 | 25 | ||
| Propiedades mecánicas | ||||||
| Fuerza compresiva N/mm2 (MPa) | 2000 | 2000 | 1500 | 2000 | ||
| Resistencia a la flexión N/mm2 (MPa) | 500 | 400 | 1150 | 180 | 40 | 900 |
| Módulo de elasticidad (GPa) | 185 | 200 | 200 - 250 | 160 | 215 | |
| Propiedades térmicas | ||||||
| Temperatura de funcionamiento máxima (°C) | 900 | 1700 | 1200 | 2000 | 2200 | 500 |
| Calor especifico 20°C (J/kgK) | 400 | 400 | 490 | |||
| Conductividad térmica 100°C (W/mK) | 3 | 2,5 | 2,5 - 3 | 2,5 | 3,75 | |
| Conductividad térmica 1000°C (W/mK) | 2 | |||||
| Coeficiente de expansión 20 - 1 000°C (10-6/K) | 10,6 | 10,9 | 9,6 | 11 | 6 - 7 | 10,3 |
| Propiedades electricas | ||||||
| Resistencia específica 20°C (Ω*cm) | 1010 | 1010 | ||||
| Resistencia específica 1 000°C (Ω*cm) | 84 | 15 | ||||
¿Cuáles son los diferentes tipos de óxido de circonio?
Ofrecemos productos en diferentes tipos de óxido de circonio Kyocera. La zirconia parcialmente estabilizada con óxido de magnesio (FZM (Mg-PSZ)) es especialmente dura, densa y resistente al desgaste, lo que la convierte en una muy buena opción para la fabricación de componentes sometidos a fricción, como las piezas de las bombas. La circonia FZM+ es una versión "mejorada" del óxido de circonio estabilizado con magnesia: tiene una resistencia a la flexión mucho mayor (900 MPa frente a los 500 MPa de la FZM convencional).
También ofrecemos 3 tipos de óxido de circonio estabilizado con itria. La zirconia Kyocera DEGUSSIT FZY está parcialmente estabilizada con un 5 mol% de óxido de itrio. La zirconia 3Y-TZP está parcialmente estabilizada con 3 mol% de óxido de itrio. Por último, la zirconia 8Y-FSZ está totalmente estabilizada con 8 mol % de óxido de itrio, en una forma cúbica que puede soportar temperaturas de hasta 2000 °C.
Por último, nuestros productos también pueden obtenerse en circonio DEGUSSIT ZR25, parcialmente estabilizado con óxido de magnesio. Se trata de una zirconia porosa, muy resistente a las altas temperaturas (hasta 2200 °C) y a los choques térmicos.
Nuestros productos estándar en óxido de circonio
Nuestros productos estándar incluyen gamas de bolas de precisión en óxido de circonio 3Y-TZP, así como tubos y vainas diseñados específicamente para sondas de oxígeno en DEGUSSIT FZY. También vendemos crisoles cilíndricos de fondo plano en cerámica de circonio, crisoles cónicos de alta forma y cajas de combustión, que son productos ideales para aplicaciones de alta temperatura.
También ofrecemos productos semiacabados en óxido de circonio: placas redondas y rectangulares, barras, varillas y varillas. Por último, podemos mecanizar piezas según plano bajo pedido cuando nuestros clientes tienen requisitos especiales para piezas de precisión.
Ámbitos de uso de la circonia
La circonia es un material que se utiliza a menudo por sus propiedades, como la resistencia al desgaste, al choque térmico y a las altas temperaturas, en sectores de aplicación que requieren el uso de materiales refractarios, como pistones para bombas de alta presión, piezas de desgaste en la industria, cuchillas de corte, fundición de metales preciosos o suelas de deslizamiento.
La zirconia también se utiliza en electrónica y, sobre todo, en aplicaciones médicas. Sus muy buenas propiedades, como su excelente resistencia al desgaste, permiten fabricar componentes duraderos. Además, la inercia química del óxido de circonio y su biocompatibilidad con el cuerpo humano lo hacen ideal para aplicaciones médicas como la fabricación de prótesis de cadera para sustituir a las prótesis metálicas o, incluso más a menudo, para la fabricación de implantes dentales o coronas de aspecto natural.