Zircónio ou óxido de zircónio

A zircónia ou óxido de zircónio é uma cerâmica policristalina, o que significa que não contém uma fase vítrea. Tem muitas propriedades mecânicas e térmicas, tais como uma excelente resistência a altas temperaturas, uma inércia química muito boa e uma elevada estabilidade dimensional. Estas características fazem da cerâmica de zircónio um material de eleição para aplicações refractárias, bem como para aplicações de alto desempenho no campo da medicina. Pode ser encontrado naturalmente em certos minerais ou obtido por derivação química do zircão.

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Quais são as propriedades da cerâmica de zircónio?

A zircónia é uma cerâmica técnica conhecida pela sua resistência a altas temperaturas e a choques térmicos. Tem também uma densidade bastante elevada para um material cerâmico (densidade de 5,8 g/cm3) e uma dureza notável. É também um bom isolante térmico, tornando-se condutor de eletricidade a temperaturas elevadas, em torno dos 800 °C.

A sua excelente estabilidade dimensional, mesmo a temperaturas muito elevadas, e a sua resistência mecânica (resistente ao desgaste, à corrosão e à abrasão mecânica) permitem-lhe oferecer uma longa vida operacional, nomeadamente na indústria química, por exemplo como componente de bombas.

Finalmente, o que diferencia o óxido de zircónio de outros materiais cerâmicos, como a alumina, é a sua excelente inércia química e a sua biocompatibilidade com o corpo humano. Estas duas propriedades tornam-no o material ideal para aplicações médicas.

Material FZM (Mg-PSZ) DEGUSSIT FZY 3Y-TZP 8Y-FSZ DEGUSSIT ZR25 FZM+
Microstructure
Composition (by weight) ZrO2 + 3,2 % MgO ZrO2 + 8,2 %Y2O3 ZrO2 + 5,2 %Y2O3 ZrO2 + 13 %Y2O3 ZrO2 + MgO ZrO2 + MgO
Density >5,70 >5,50 6,05 5,7 >4,3 >5,75
Open porosity (%) 0 0 0 0 24 0
Grain size (µm) 50 30 <0,5     25
Mechanical properties​
Compressive strength (MPa) 2000 2000   1500   2000
Flexural strength (MPa) 500 400 1150 180 40 900
Modulus of elasticity (GPa) 185 200 200-250 160   215
Thermal properties
Maximum operating temperature (°C) 900 1700 1200 2000 2200 500
Specific heat (J/Kg.K) 400 400       490
Thermal conductivity at 100 °C (W/m.K) 3 2,5 2,5 - 3 2,5   3,75
Thermal conductivity at 1000 °C (W/m.K) 2          
Coefficient of expansion (10-6/K) 10,6 10,9 9,6 11 6 - 7 10,3
Electrical properties
Resistance at 20 °C (ohm.cm) 1010         1010
Resistance at 1000 °C  (ohm.cm)  84 15        

 

Quais são os diferentes tipos de zircónio?

Oferecemos produtos em diferentes tipos de zircónio Kyocera. A zircónia parcialmente estabilizada com óxido de magnésio (FZM (Mg-PSZ)) é particularmente dura, densa e resistente ao desgaste, o que a torna uma excelente escolha para o fabrico de componentes sujeitos a fricção, tais como peças de bombas. A zircónia FZM+ é uma versão "melhorada" do óxido de zircónio estabilizado com magnésia: tem uma resistência à flexão muito superior (900 MPa contra 500 MPa para a FZM convencional).

Também oferecemos 3 tipos de zircónio estabilizado com ítria. A zircónia Kyocera DEGUSSIT FZY é parcialmente estabilizada com 5 mol% de óxido de ítrio. A zircónia 3Y-TZP é parcialmente estabilizada com 3 mol% de óxido de ítrio. Finalmente, a zircónia 8Y-FSZ é totalmente estabilizada com 8 mol% de óxido de ítrio, numa forma cúbica que pode suportar temperaturas até 2000 °C.

Por fim, os nossos produtos podem também ser obtidos em zircónio DEGUSSIT ZR25, parcialmente estabilizado com óxido de magnésio. Trata-se de um zircónio poroso, mais resistente às altas temperaturas (até 2200 °C) e aos choques térmicos.

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Os nossos produtos standard em óxido de zircónio

Os nossos produtos standard incluem gamas de esferas de precisão em zircónio 3Y-TZP, bem como tubos e bainhas concebidos especificamente para sondas de oxigénio em DEGUSSIT FZY. Comercializamos também cadinhos cilíndricos de fundo plano em cerâmica de zircónio, cadinhos cónicos de alta forma e caixas de combustão, produtos ideais para aplicações a altas temperaturas.

Oferecemos também produtos semi-acabados em óxido de zircónio: placas redondas e rectangulares, varetas, varetas e varetas. Finalmente, podemos maquinar peças segundo desenhos a pedido dos nossos clientes, quando estes têm requisitos especiais para peças de precisão.

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Áreas de utilização do zircónio

O zircónio é um material frequentemente utilizado pelas suas propriedades, como a resistência ao desgaste, ao choque térmico e às altas temperaturas, em sectores de aplicação que requerem a utilização de materiais refractários, como pistões para bombas de alta pressão, peças de desgaste na indústria, lâminas de corte, fundição de metais preciosos ou pavimentos deslizantes.

O zircónio é igualmente utilizado na eletrónica e, sobretudo, em aplicações médicas. As suas muito boas propriedades, como a sua excelente resistência ao desgaste, permitem fabricar componentes duradouros. Além disso, a inércia química do óxido de zircónio e a sua biocompatibilidade com o corpo humano tornam-no ideal para aplicações médicas, como o fabrico de próteses da anca para substituir as próteses metálicas ou, ainda mais frequentemente, para o fabrico de implantes dentários ou coroas com um aspeto natural.

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