Что такое цирконий?

Что такое цирконий?

Цирконий — это общее название оксида циркония, оксида циркония.

Его химическая формула — ZrO2, и он классифицируется как керамика. Его чрезвычайно высокая температура плавления и термостойкость делают его пригодным в качестве сырья для режущих и полировальных инструментов и огнеупоров. Цирконий также используется в стоматологических материалах и керамических ножах, как известный пример.

Применение циркония

Цирконий имеет высокую температуру плавления и устойчив к химической эрозии, что делает его пригодным в качестве материала для режущих и полирующих инструментов и огнеупоров, таких как тигли и печи. Цирконий также используется в керамических ножах из-за его твердости, гибкости и прочности.

Среди циркониевых материалов тетрагональный цирконий используется в качестве сырья для керамики и в качестве шлифовальных шаров для электронных компонентов.

Кубический цирконий также имеет кислородно-ионную проводимость и используется в качестве твердоэлектролитной мембраны в топливных элементах.

Принципы циркония

Цирконий — это элемент с атомным номером 40, а его оксид, оксид циркония, называется цирконием и классифицируется как керамика. При комнатной температуре он образует наиболее стабильную моноклинную кристаллическую структуру, но при повышении температуры материал последовательно переходит в тетрагональные и кубические кристаллы.

Свойства циркония

Цирконий (ZrO2) имеет температуру плавления около 2700°C. Он обладает многими свойствами, такими как низкая теплопроводность, термостойкость, коррозионная стойкость и высокая прочность. С другой стороны, цирконий подвержен деградации из-за изменений кристаллической структуры и объема, вызванных изменениями температуры.

Такие оксиды, как оксид иттрия (Y2O3), оксид кальция (CaO), оксид церия (CeO2) и оксид магния (MgO), являются подходящими стабилизаторами для циркония. Добавляя эти оксиды для реакции и образования твердого раствора в кристаллической структуре, становится возможным стабильное существование кубических кристаллов при комнатной температуре. Цирконий со стабильным кубическим кристаллом при комнатной температуре называется стабилизированным цирконием или частично стабилизированным цирконием.

1. Стабилизированный цирконий

Стабилизированный цирконий является хорошим проводником ионов кислорода при высоких температурах благодаря своей решетке с высоким содержанием кислородных вакансий. Он также химически стабилен и исследуется в качестве базового материала для затвердевания отходов TRU высокой концентрации.

2. Частично стабилизированный цирконий

Частично стабилизированный цирконий обычно изготавливается путем уменьшения количества добавленного оксида по сравнению со стабилизированным цирконием.

Другая информация о цирконии

1. Применение керамики из циркония в стоматологии

Когда 3 мол.% оксида иттрия добавляются к частично стабилизированному цирконию, Y-TZP (тетрагональный поликристалл циркония), который имеет почти 100% тетрагональных кристаллов при комнатной температуре, используется в качестве стоматологического материала. Цирконий является очень твердым материалом, что делает его менее обрабатываемым при полном спекании.

По этой причине изделия из диоксида циркония, используемые в стоматологии, обычно изготавливаются путем резки блоков в полуспеченном состоянии, которое относительно легко поддается обработке, с последующим полным спеканием.

2. Метод производства диоксида циркония

Существует два основных метода производства диоксида циркония: мокрая очистка и сухая очистка. Сырьем для обоих методов являются циркониевые руды, такие как циркон и аделит. Первый процесс в методе мокрой очистки заключается в плавлении выбранных руд с каустической содой, а затем в разложении. После дополнительных процессов, таких как промывка и фильтрация, полученный гидроксид циркония прокаливается и измельчается для получения порошка диоксида циркония. С другой стороны, в методе сухой очистки руда измельчается для удаления примесей, а затем многократно обогащается для получения чистого диоксида циркония.

3. Разница между диоксидом циркония и металлами

Разница между цирконием и металлами заключается в том, что цирконий представляет собой оксид металлического циркония, который является керамикой из-за ковалентных связей, более прочных, чем металлические связи.

• Устойчивость к коррозии
  Металлы, как правило, вступают в реакцию с едкими элементами в окружающей среде, такими как кислород и сера, и относительно легко подвергаются коррозии, но цирконий подвергается коррозии редко.
• Высокая твердость и термостойкость
  Цирконий образован ковалентными связями, которые прочнее металлических, что делает его чрезвычайно твердым, прочным и трудно деформируемым, а его высокая температура плавления (1855 °C) также делает его очень термостойким.

С другой стороны, в отличие от металлов, цирконий не пластичен и не удлиняется, что делает его уязвимым к сильным ударам, а в некоторых случаях он может треснуть.

4. Разница между циркониевой и кремниевой керамикой

Цирконий стал широко использоваться в стоматологии в последние годы, как упоминалось выше, из-за его твердости, гибкости и некоррозийных свойств по сравнению с металлами. Однако керамика на основе кремния имеет тот недостаток, что она твердая, но легко ломается по сравнению с настоящими зубами.

Цирконий настолько тверд, что его называют искусственным алмазом, и его твердость примерно в 10 раз выше, чем у обычной керамики, что делает его чрезвычайно прочным. Однако в последние годы вариации увеличились, и в стоматологических приложениях его также используют для передних зубов, что требует высокого уровня эстетики в стоматологических приложениях.

5. Недостатки циркония в стоматологических приложениях

Хотя стоматологический цирконий имеет белый цвет и эстетичен, он менее прозрачен, чем кремниевая керамика, и отсутствие цветовых вариаций считается недостатком. Однако в последнее время количество вариаций увеличилось, и цирконий теперь используется для передних зубов, что требует высокого уровня эстетики в стоматологических приложениях.

Однако цирконий чрезвычайно тверд, примерно в 10 раз тверже керамики, и если прикус отрегулирован неправильно, он может срезать зубы, с которыми он сцепляется, что является недостатком, который необходимо улучшить. В дополнение к своей твердости цирконий затрудняет ручную обработку и формовку стоматологами, и поскольку он формируется компьютеризированным станком, он менее точен, чем керамика.

Наконец, еще одним недостатком является высокая стоимость лечения. Это связано с высокой стоимостью самого высококачественного циркония, используемого в стоматологии, а также с тем фактом, что это лечение является платным и не покрывается страховкой, но этот момент следует улучшить в будущем.