Oxyde de zirconium (ZrO₂)
L'essentiel en bref
- La zircone (ZrO₂) est une céramique haute performance dotée d'une ténacité à la rupture exceptionnellement élevée.
- Ce matériau combine une faible conductivité thermique avec une résistance mécanique élevée – idéal pour les points de séparation thermique et les applications d'isolation.
- CeramTec développe et fabrique des composants en ZrO₂ depuis des décennies – des composants de sondes lambda aux outils de précision pour l'industrie textile.
- La céramique à base de zircone convient particulièrement aux ingénieurs et aux concepteurs souhaitant remplacer des composants métalliques par des pièces céramiques résistantes à l'usure et à la corrosion.
Exemples d'utilisation
En raison de leur biocompatibilité, les céramiques d'oxyde de zirconium sont par exemple utilisées comme matériau pour les couronnes et les bridges dans l'industrie dentaire, comme outils pour le formage de fils, comme auxiliaire dans les processus de soudage, comme anneau isolant dans les processus thermiques et comme cellule de mesure d'oxygène dans les sondes lambda. Il existe d’autres domaines d’application tels que l'électronique, l'aéronautique et la production d'énergie, où l'oxyde de zirconium est utilisé comme isolant et dans des composants haute performance.
À l'avenir, ce matériau pourrait jouer un rôle clé dans les technologies environnementales et énergétiques, par exemple dans les piles à combustible, qui dépendent de matériaux durables et stables.
Oxyde de zirconium (ZrO₂) Propriétés
- Dilatation thermique élevée (α=11 x 10-6/K, similaire à certains types d'acier)
- Très bonne isolation thermique ou faible conductivité thermique (2,5 à 3 W/mK)
- Très grande résistance à la propagation des fissures, haute ténacité à la fissuration (6,5 à 8 MPam1/2)
- Capacité de conduction des ions oxygène (utilisation pour la mesure des pressions partielles d'oxygène dans les sondes lambda)ène dans les sondes lambda)
Notre portefeuille d'oxyde de zirconium – Propriétés des matériaux
| Propriété | ZN40 | MZ429 | HTZ500 |
| Frittage | DB1 | DB1 / HIP | DB1 / HIP |
| Densité | 5,79 g/cm3 | 6,06 / 6,07 g/cm3 | 5,95 / 5,96 g/cm3 |
| Taille des grains d'oxyde de zirconium | 35 µm | 0,4 / 0,3 µm | - / 0,5 µm |
| Module d'élasticité (GPa) | 210 | 220 | 220 |
| Dureté HV1 (GPa) | 11 | 13 | 13 |
| Ténacité à la rupture K₁c (IFR) | n.a. | 5 MPa·√m | 12 MPa·√m |
| Résistance à la flexion (4PB) | 500 MPa | 1000 / 1500 MPa | 1000 / 1720 MPa |
| Weibull | 20 | 20 / 10 | 20 / 10 |
| Coefficient de dilatation thermique | 10,2 * 10-6·K-1 | 10,5 * 10-6·K-1 | 10,6 * 10-6·K-1 |
| Conductivité thermique (W/m·K) | 3,0 | 3,0 | 3,6 |
1 DB = Direktbrand (frittage en une étape)
Là où le HTZ500 surpasse les matériaux ZrO₂ courants
- Résistance mécanique et fiabilité très élevées
- Tolérance aux dommages et ténacité à la rupture (3x supérieure à la zircone standard, 4x supérieure à l'ATZ, 5x supérieure à l'alumine standard)
- Stabilité accrue des arêtes de coupe
- Résistance au meulage, moins d'endommagement
- Résistance au vieillissement (stabilité dans des conditions hydrothermales)
- Conforme aux exigences de la norme ISO 13356
- La résistance mécanique est plus du double de la valeur requise par la norme
