Zirkoniumdioxid

Zirkoniumdioxid används bland annat i lambdasonder

Zirkoniumdioxid är en keram som består av zirkonium och syre (ZrO₂), som finns i naturen i oren form eller erhålls syntetiskt som en mellanprodukt vid renframställning av zirkonium.

Kristallformer ^[1]

Zirkoniumdioxid förekommer i tre olika kristallina former med olika temperaturstabilitetsområden:

• <1 170 °C råder monoklin fas
• ≥1 170 °C – 2 370 °C tetragonal fas
• ≥2 370 °C – 2 680 °C kubisk fas.

Med tillsats av yttriumoxid (Y₂O₃), kalciumoxid (CaO) eller magnesiumoxid (MgO) kan keramen helt eller delvis stabiliseras i en viss kristallin form.

Egenskaper ^[1]

Vid rumstemperatur har partiellt stabiliserad zirkoniumdioxid hög brottseghet, hållfasthet och nötningsmotstånd. Zirkoniumdioxid som stabiliserats med yttrium är en av de starkaste keramerna, men hållfastheten avtar vid temperaturer över 300 °C. Magnesiumstabiliserad zirkoniumdioxid har i jämförelse lägre hållfasthet, men denna påverkas först vid temperaturer över 800 °C. Fullt stabiliserad zirkoniumdioxid har lägre hållfasthet än partiellt stabiliserad zirkoniumdioxid, men kan i gengäld användas vid högre temperaturer, upp till cirka 2 400 °C.

Generellt gäller att alla kristallformer av zirkoniumdioxid har god kemisk beständighet.

Användning

Föremål av zirkoniumdioxid tillverkas vanligen genom trycklös sintring av pulveriserad zirkoniumdioxid.

Vanliga användningsområden:

• Skärverktyg för metaller
• Saxar
• Implantat
• Zirkoniumdioxid har ovanligt stor motståndskraft mot kemikalier och mot att rent mekaniskt brytas sönder - särskilt i dess kubiska kristallstrukturvariant; används därför ofta som substitut för diamant.
• Används ibland i eldfast tegel.
• Vid temperaturer över cirka 500 °C är zirkoniumdioxid en god ledare för syreatomer, och används därför i lambdasonder.^[1]
• Zirkoniumdioxid blir elektriskt ledande utan att smälta när temperaturen överstiger 1 500 °C. Denna keram kan därför användas som motståndsmaterial i högtemperaturugnar. ^[1]

Källor