L'allumina rinforzata con zirconio è una ceramica avanzata che offre maggiore resistenza e tenacità rispetto all'allumina. Questo materiale è prodotto utilizzando ossido di alluminio mescolato con ossido di zirconio che è stato stabilizzato utilizzando ittrio, ceria, o magnesia come stabilizzanti. L'aggiunta di questi materiali rende ZTA resistente alla frattura e ne aumenta la resistenza alla flessione e alla compressione, oltre a resistere alle alte temperature.
È biocompatibile
L'allumina rinforzata con zirconio è biocompatibile e rappresenta un eccellente sostituto dell'acciaio inossidabile nelle apparecchiature mediche, fungendo da efficace alternativa alla resistenza alla corrosione. In grado di resistere alle alte temperature pur essendo altamente durevole, ZTA vanta inoltre un'eccellente resistenza all'usura necessaria per il funzionamento a lungo termine e presenta una finitura superficiale antiattrito per facilitare la pulizia; inoltre, la sua maggiore resistenza all'usura lo rende un'opzione adatta per le guarnizioni delle valvole.
ZTA vanta un rapporto resistenza/peso superiore, con la sua densità che è solo 4.3 g/cm3. Offre un'eccellente stabilità termica e può essere lavorato facilmente utilizzando attrezzature di rettifica standard. La sua temperatura massima di esercizio di 1923 K e coefficiente di dilatazione termica rientrano entrambi nella tolleranza per l'uso su macchine convenzionali, e ha rapporti di Poisson pari a 0.26, 130ksi di resistenza alla flessione, e indice di elasticità 47x106psi.
La matrice di allumina è rinforzata con zirconio e alluminato di stronzio per aumentare la tenacità e la resistenza all'abrasione di questo materiale composito bioattivo, agendo come smussatori della punta del crack, nonché aumentare la tenacità alla frattura attraverso meccanismi di rafforzamento della trasformazione e della dispersione. Inoltre, la sua bioattività favorisce la formazione ossea migliorando contemporaneamente l'osteointegrazione degli impianti dentali.
L'alluminato di stronzio offre un'eccellente resistenza alla corrosione, mentre la zirconia ne migliora la tenacità favorendo l'indurimento della frattura. Inoltre, l'ossido di zirconio funge da isolante elettrico, rendendo questo materiale particolarmente adatto per applicazioni con manicotti per evitare l'accumulo di carica statica.
La zirconia può essere modificata con vari ossidi per rafforzarla e indurirla, compreso l'ittria, ceria e magnesia come comuni agenti stabilizzanti. Zirconia stabilizzata con allumina (CSZ) è particolarmente adatto per ambienti acquatici grazie alla sua resistenza agli attacchi molecolari dell'acqua nonché all'elevata resistenza alla flessione e tenacità.
La zirconia stabilizzata con allumina può fungere da sostituto efficace degli abutment metallici negli impianti dentali, serve per collegare le corone ai denti impiantati resistendo ad alti livelli di stress. Gli abutment metallici erano tradizionalmente costruiti in titanio; questi avevano grandi proprietà meccaniche ma scarso fascino estetico; quelli in ceramica hanno qualità estetiche migliorate oltre ad una maggiore durabilità.
È dura
L'indurimento per trasformazione è il processo mediante il quale l'aggiunta di zirconio stabilizzato con ittrio a una matrice di allumina aumenta sia la tenacità alla frattura che la resistenza della ceramica. Questo aumento si traduce in una maggiore resistenza alla flessione, tenacità alla frattura, distribuzione granulometrica e resistenza allo shock termico delle ceramiche di zirconio-allumina; inoltre vantano un'elevata resistenza agli shock termici che li rendono materiali adatti per applicazioni di tenuta di valvole senza effetti collaterali o reazioni dannose sul corpo umano.
Aggiunta di zirconia stabilizzata con ittrio (YSZ) a una matrice di allumina fornisce ulteriore resistenza e tenacità a un costo interessante rispetto all'YSZ puro. Inoltre, questo materiale presenta un'eccellente resistenza all'usura, bassa costante dielettrica ed è meno fragile di altri compositi di allumina; inoltre sopravvive ad altre ceramiche all'ossido di zirconio essendo più durevole nelle applicazioni ad alta temperatura con eccellenti proprietà di resistenza chimica.
L'allumina rinforzata con zirconio è un materiale ideale per la produzione di lame da taglio grazie alla sua durezza, resistenza all'usura, stabilità al calore e resistenza all'attrito – qualità che lo rendono anche molto meno costoso rispetto ai materiali alternativi per la produzione di utensili da taglio.
ZTA è prodotto utilizzando un processo di fusione del gel, che prevede la miscelazione di allumina in polvere e zirconio stabilizzato con ittrio per formare un impasto liquido, quindi modellando questa sostanza nelle forme desiderate utilizzando stampi. Dopo l'essiccazione con essiccante liquido, questo materiale passa attraverso la pirolisi e la sinterizzazione prima di diventare finalmente parte della sua forma finale.
La sinterizzazione rinforzata con zirconio presenta eccellenti proprietà meccaniche, compresa la tenacità alla frattura, resistenza alla flessione ed elasticità. La temperatura massima di esercizio è 1923 K e il coefficiente di dilatazione termica sono pari a 8,1x 10-6 C-1 mentre il rapporto di Poisson è pari a 0.26 e la sua resistenza alla flessione può raggiungere 130ksi.
L'allumina rinforzata con zirconio può essere prodotta mediante sinterizzazione a campo elettrico o sinterizzazione ad alta pressione, due processi che producono ceramiche altamente dense e resistenti con cristalli fini. La sinterizzazione del campo elettrico espone i materiali verdi a una corrente elettrica finché non lampeggiano, portando alla densificazione a temperature di sinterizzazione significativamente ridotte; la sinterizzazione ad alta pressione utilizza polvere sinterizzata ad alta pressione che forma la struttura cristallina modificando contemporaneamente il suo stato atomico ed elettronico.
È resistente al calore
ZTA è un materiale avanzato che combina la robustezza e la resistenza all'usura della zirconia con le proprietà termiche dell'allumina per un'applicazione versatile negli utensili da taglio, ceramiche ad alte prestazioni e altro ancora. A causa di questa combinazione, fornisce una maggiore durata rispetto a uno solo, oltre ad essere più resistente sia del carburo di tungsteno che del nitruro di boro – ideale per applicazioni che richiedono robustezza e durata.
La ceramica ZTA è nota per la sua resistenza superiore, oltre ad essere resistente agli attacchi chimici e all'abrasione. Con resistenze a compressione e flessione superiori che superano quelle dell'allumina e bassi tassi di espansione termica, rappresenta un'eccellente scelta di materiali per componenti che richiedono meccanismi di raffreddamento come le ventole di raffreddamento. Inoltre, Le proprietà meccaniche di ZTA prevengono fessurazioni o fratture, rendendolo uno dei materiali ceramici più resistenti e durevoli oggi sul mercato.
I compositi ceramici vengono fabbricati utilizzando una combinazione di tecniche di sinterizzazione convenzionale e pressatura isostatica a caldo per produrli. Ciò garantisce che tutti i materiali siano completamente consolidati senza lacune che potrebbero comprometterne l'integrità, producendo così elevate resistenze alla flessione e alla compressione del materiale, insieme alla superiorità della resistenza alla corrosione rispetto alla sola allumina.
Si noti che l'allumina rinforzata con zirconio non deve essere confusa con la zirconia rinforzata con allumina (INDIETRO). Sebbene entrambi i materiali utilizzino materie prime simili, i loro rapporti differiscono. In ZTA questo rapporto determina le sue proprietà finali consentendogli di soddisfare le specifiche specifiche dell'applicazione.
ZTA è la scelta materiale ideale per le guarnizioni delle valvole, boccole, parti della pompa, e applicazioni mediche grazie alla sua robustezza e resistenza all'usura superiori. Inoltre, ZTA è chimicamente stabile, resistente alla temperatura, un isolante efficiente, con resistività elettrica inferiore rispetto all'allumina pura e agenti stabilizzanti come l'ittrio, ceria e magnesia vengono spesso aggiunti come stabilizzanti per migliorarne le prestazioni – questi ossidi aiutano a trasformare la zirconia monoclina in forme tetragonali e cubiche che rendono il materiale più resistente ai cambiamenti di temperatura rispetto alla sua controparte in forma monoclina e ai cambiamenti di temperatura nel tempo.
È economico
La zirconio è un materiale ceramico estremamente resistente e durevole. Con stabilità chimica superiore, elevata resistenza/durezza/velocità di corrosione/proprietà di isolamento e buone qualità di isolamento elettrico, l'ossido di zirconio rappresenta un'eccellente scelta di materiali da utilizzare in molte applicazioni diverse – da parti del corpo come corpi in ceramica o impianti medici, a parti che richiedono elevata resistenza meccanica/durabilità come gli impianti medici.
L'allumina rinforzata con zirconio è resistente alla corrosione chimica e alle variazioni di temperatura senza incrinarsi o rompersi, grazie alle particelle di zirconio disperse all'interno di una matrice di allumina che assorbono energia termica per generare tensioni di compressione che prevengono le fessurazioni – una scelta di materiale ideale per i componenti del forno, scambiatori di calore industriali e componenti di motori a turbina. Inoltre, La stabilità dimensionale di ZTA combinata con il suo basso coefficiente di dilatazione termica lo rende perfetto per l'uso come parti di forni o componenti di motori.
Le ceramiche di allumina e zirconio sono composte da due materiali separati – ossido di zirconio e ossido di alluminio – con ossido di zirconio di colore bianco con buona resistenza alla corrosione, mentre l'ossido di alluminio vanta un'elevata durezza; quando combinato, creano una ceramica superiore che è allo stesso tempo resistente e isolante, con la possibilità di essere prodotto in varie forme e dimensioni.
La ceramica è ampiamente utilizzata in applicazioni di abrasione come la molatura o la fresatura. Inoltre, sono ottimi materiali per usi medici e dentistici grazie alla loro resistenza all'usura, biocompatibilità e risparmio sui costi a lungo termine; rendendo queste ceramiche una scelta economica a lungo termine.
Zirconia temprata con allumina (INDIETRO) la ceramica è un'eccezionale opzione multiuso dotata di numerosi vantaggi. Più economico del loro 99% controparti ma ugualmente efficaci, ATZ vanta un'eccezionale resistenza all'usura, inerzia chimica e resistenza alla frattura a temperature normali; il suo rapporto tra allumina e zirconio può anche essere personalizzato in base alle esigenze applicative specifiche.
L'allumina rinforzata con zirconio viene generalmente utilizzata in applicazioni che richiedono prestazioni e resistenza elevate. Ricerche recenti indicano che può aiutare a minimizzare le complicazioni dell’intervento di sostituzione dell’anca riducendo l’infiammazione e l’abrasione – ciò può rivelarsi particolarmente utile tra gli individui più giovani e attivi con maggiori aspettative di funzionalità a lungo termine.