کاربردهای زیرکونیا

کاربردهای زیرکونیا

از گستردگی کاربردهای این ماده پرطرفدار همین را بگوییم که روزانه چندین مقاله در مجلات علمی در رابطه با کاربرد این اکسید در حوزه های مختلف منتشر می شود! از این رو بررسی همه کاربردهای آن در یک مقاله کوتاه تقریبا غیرممکن است. در ادامه به طور خلاصه به چند کاربرد اکسید زیرکونیوم در عرصه های مختلف اشاره می کنیم.

صنعت دیرگداز

امروزه ZrO2 تثبیت شده را به دلیل داشتن نقطه ذوب بالا و خواص شیمیایی پایدار، به عنوان یک نسوز عالی می شناسند. حضور نانو پودر اکسید زیرکونیوم به همراه آلومینا به صورت کامپوزیت، تا حد زیادی باعث افزایش مقاومت به سایش و مقاومت به شوک حرارتی می شود. این موضوع کاربرد آن را در مواردی چون مسیرهای راهگاهی ریخته گری پیوسته فولاد امکان پذیر می کند.

از ZrO2 در ساخت بوته های ذوب فلز به خصوص ذوب فلزات گران بها و سوپر آلیاژهای مصرفی در پره های توربین، بوته های چینی آزمایشگاهی، نسوزهای مقاوم در برابر شوک حرارتی در آستر کوره ها و پاتیل ها و ابزارآلات کوره های پخت سرامیکی استفاده می شود. البته لازم به ذکر است این ماده مقاومت کمی در برابر حمله سرباره های بازی و اکسید آهن دارد.

پیل های سوختی

پیل های سوختی باعث افزایش راندمان تولید انرژی و کاهش آلودگی می شوند. در این پیل ها مخلوط گازی قابل احتراق (H2 + CO) از سطح داخلی الکترولیتی زیرکونیایی که به شکل یک لوله است عبور می کند. با عبور اکسیژن از درون الکترولیت (ZrO2 - Y2O3) گازهای H2 و CO امکان احتراق پیدا نموده و گازهای CO2 و H2O تولید می شوند.

انرژی آزاد حاصل از واکنش های احتراق به جریان الکتریکی تبدیل شده و در مدار خارجی استفاده می شود. این نوع پیل ها با مصرف گاز طبیعی به عنوان سوخت اولیه می توانند برای دو هدف تولید الکتریسیته و تولید محصولات جانبی به کار گرفته شود.

قالب های شکل دهی

همان طور که می دانید، معمولا از موادی نظیر فولاد ابزار، کاربید تنگستن و انواع سوپر آلیاژها برای ساخت قالب های اکستروژن استفاده می شود. اما این مواد یک ایراد اساسی دارند: به دلیل دفرمه شدن، روی سطح محصول نهایی اثرگذارند.در مقابل، سرامیک های کامپوزیتی آلومینا-زیرکونیا به دلیل مقاومت به شوک حرارتی بالا، هدایت حرارتی پایین، قابلیت پولیش بالا، مقاومت به خزش و سطح نهایی مناسب قطعه راضی کننده هستند.

الکترونیک

اواسط دهه 1950 میلادی بود که خواص پیزوالکتریک محلول جامد «سرب - زیرکونیا - تیتانات» کشف شد. از آن زمان تا به امروز، پیزوالکتریک ها دنیای الکترونیک را دگرگون کرده اند. سرامیک های ZrO2 به عنوان بخش اصلی پیزوالکتریک ها، اهمیت زیادی در تولید این مواد دارند. در این مواد تغییرات فشار باعث تولید ولتاژ و جریان الکتریکی می شود.

تولید هیدروژن

از انرژی هیدروژن حاصل از تجزیه آب برای بالا بردن راندمان نیروگاه های حرارتی استفاده می شود. طبق تحقیقات اخیر، با فرایند الکترولیز در دماهای بالا، بازده تولید هیدروژن افزایش می یابد. این هدف با استفاده از یک غشای متخلخل زیرکونیای تثبیت شده امکان پذیر است. در این فرایند بخار آب در کاتد به واسطه اعمال ولتاژ تجزیه شده و یون اکسیژن از میان غشا گفته شده جریان می یابد در حالی که هیدروژن از مدار خارج می شود.

شیشه و لعاب

به دلیل مقاومت بسیار بالایی که ZrO2 در برابر محیط های قلیایی دارد، در لعاب ها و شیشه ها به کار می رود. یون های زیرکونیم در شیشه تمایل به پیدا کردن عدد همسایگی 4 دارند از این رو در شبکه سیلیکات قرار می گیرند. بنابراین از شبکه جدا شده و به عنوان عامل جوانه زا عمل می کند. از نانو پودر اکسید زیرکونیوم در لعاب های معمولی به عنوان مات کننده و در لعاب های سفید به عنوان عامل رسوب کننده استفاده می شود.

ضربه گیر دینامیکی

زیرکونیا در شرایط مناسب ریزساختاری و فازی، بالاترین مقاومت به ضربه را در بین همه سرامیک ها دارد. به همین دلیل در ابزاری مانند سر و آستر پیستون، چوب گلف، قیچی سرامیکی، واشر شیرها و پروانه پمپ های انتقال مواد شیمیایی کاربرد دارد.

راهنمای خرید نانو پودر اکسید زیرکونیوم

نانو پودر اکسید زیرکونیوم که در بازار عرضه می شود معمولا به شکل کروی و سفید رنگ است. این ذرات غالباً به صورت نانو سیم، نانو دات و نانو کریستال های غیر منظم عرضه می شوند. توجه به مورفولوژی و توزیع اندازه ذرات زیرکونیا در هنگام خرید بسیار ضروری است. چرا که انتخاب این مواد با توجه به کاربرد صنعتی و آزمایشگاهی صورت می گیرد. در هر کاربردی نیز به یک مورفولوژی و اندازه ذره نیاز است. برای تهیه این محصول حتما به شماره CAS آن توجه کنید که باید 1314-23-4 باشد.