Zirconiumdioxid (Zirkonoxid)
Hochreines stabilisiertes Zirkonoxid (ZrO2) mit außergewöhnlicher Temperaturbeständigkeit bis 2.700 °C für Feuerfest-, Feinguss- und Hochleistungskeramikanwendungen.
Spezifikationen
- ZrO2-Gehalt
- ≥94,5% (stabilisiert)
- Y2O3-Gehalt
- 5,3% (±0,3%)
- Schüttdichte
- 1,0-1,6 g/cm³
- Schmelzpunkt
- ~2.700 °C
Merkmale
- •Ultrahohe Temperaturbeständigkeit (Schmelzpunkt ~2.700 °C)
- •Geringe Wärmeleitfähigkeit (2,0 W/m·K)
- •Hervorragende Korrosionsbeständigkeit gegen Metallschmelzen und Schlacken
- •Phasenumwandlungsverfestigung für erhöhte mechanische Festigkeit
- •Hohe Ionenleitfähigkeit für Sensoranwendungen
Anwendungen
Branchen
Zirkonoxid (Zirkoniumdioxid, ZrO2) ist eine technische Hochleistungskeramik, die vor allem wegen ihrer extremen Temperaturbeständigkeit und ihres einzigartigen Verfestigungsmechanismus geschätzt wird. Reines Zirkonoxid durchläuft beim Erhitzen und Abkühlen disruptive Phasenumwandlungen, daher werden kommerzielle Qualitäten stabilisiert — meist mit Yttriumoxid (Y2O3) mit 5–8 Gew.-% — um yttriumstabilisiertes Zirkonoxid (YSZ) mit stabiler kubischer oder tetragonaler Kristallstruktur zu erzeugen. Dieser Stabilisierungsprozess ist entscheidend: Er verhindert die zerstörerische Volumenänderung, die sonst beim Temperaturwechsel zu Rissen führen würde.
Die herausragenden Eigenschaften des Materials sind sein außergewöhnlich hoher Schmelzpunkt (~2.700 °C) und seine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit (ca. 2,0 W/m·K bei Raumtemperatur). Diese Eigenschaften machen YSZ zum Material der Wahl für Wärmedämmschichten auf Gasturbinenschaufeln, wo es höhere Betriebstemperaturen und eine verbesserte Motoreffizienz ermöglicht. Im Feuerfestbereich bieten Zirkonoxid-basierte Steine und Massen eine hervorragende Beständigkeit gegen Metallschmelzen- und Schlackenangriff in Stahlpfannen, Glaswannenauskleidungen und Nichteisenmetall-Verarbeitungsgefäßen. Für den Feinguss von Superlegierungen auf Nickelbasis bieten Zirkonoxid-Schalensysteme die thermische Stabilität und Inertheit, die für komplexe Luft- und Raumfahrt- und Energieerzeugungskomponenten erforderlich sind.
Bei der Beschaffung von Zirkonoxid sollten Käufer den Stabilisierungstyp (vollstabilisiert FSZ vs. teilstabilisiert PSZ), den Yttriumoxidgehalt, die Partikelgrößenverteilung und die Phasenzusammensetzung angeben. Der Preisunterschied zwischen handelsüblicher Feuerfestqualität und hochreiner Keramikqualität ist erheblich, daher ist die Überprüfung des COA anhand der Spezifikationsanforderungen unerlässlich. Für Temperaturwechselanwendungen sollten Daten zur Phasenstabilität und zum monoklinen Gehalt nach mehreren Aufheiz-/Abkühlzyklen angefordert werden, da dies direkt mit der Betriebsleistung und der Komponentenlebensdauer korreliert.
