Proprietà e applicazioni del grano di allumina rinforzato con zirconia (ZTA)
Il granulo di allumina rinforzata con zirconia (ZTA) è un granulo speciale resistente all’usura con prestazioni termiche superiori ed elevata tenacità. Aggiungendo ossido di zirconio, l’allumina rinforzata ottiene una tenacità simile a quella del metallo ed evita la fragilità tipica dei materiali ceramici.
I grani ZTA ottengono numerose proprietà eccellenti, come di seguito:
1. Elevata resistenza, più del doppio rispetto ai materiali ceramici di allumina generici.
2. Elevata tenacità delle particelle. La resistenza alla flessione raggiunge i 720 MPa e la tenacità alla frattura raggiunge i 6,86 MPa·m½. La resistenza alla flessione delle ceramiche ZTA è più di 1,5 volte superiore a quella delle ceramiche di allumina e nitruro di alluminio.
3. La dimensione dei cristalli di allumina temprata è un decimo di quella dell’allumina e la perdita e la desquamazione delle particelle sono molto ridotte, il che rende le particelle ZTA estremamente resistenti all’usura.
4. I prodotti ceramici realizzati in allumina temprata hanno una riflettività maggiore rispetto alle ceramiche di allumina e nitruro di alluminio.
5. Possono resistere a forti shock termici.
6. Le prestazioni di trasferimento termico di ZTA sono 1,2 volte superiori a quelle dell’allumina.
7. Presenta un elevato isolamento elettrico e una bassa costante dielettrica.
8. Coefficiente di dilatazione termica molto basso.
Applicazioni
1. Utensili da taglio. Grazie alla sua elevata durezza, resistenza all’usura e tenacità, ZTA è adatto per utensili da taglio in ceramica.
2. Materiali di macinazione. Le sfere e i cilindri ZTA sono comunemente utilizzati come materiali di macinazione nei mulini a sfere e in altre apparecchiature di macinazione. La loro elevata resistenza all’usura e durezza garantiscono una macinazione efficiente di vari materiali, come minerali, ceramiche e pigmenti. L’utilizzo di materiali di macinazione ZTA può anche prevenire la contaminazione dei materiali macinati, poiché ZTA è chimicamente inerte.
3. Rivestimento ceramico resistente all’usura per apparecchiature meccaniche. I grani ZTA possono essere utilizzati insieme ai metalli per realizzare rivestimenti di fusione per fresatrici o altre apparecchiature resistenti all’usura.
4. Cuscinetti. Le eccellenti proprietà meccaniche del grano ZTA, tra cui elevata resistenza, tenacità e resistenza all’usura, lo rendono un materiale adatto alla produzione di cuscinetti. I cuscinetti ZTA possono essere utilizzati in applicazioni ad alta velocità e ad alto carico, come nei motori automobilistici, nelle apparecchiature aerospaziali e nei macchinari industriali. Possono offrire prestazioni migliori e una maggiore durata rispetto ai tradizionali cuscinetti metallici, soprattutto in ambienti operativi difficili.
5. Applicazioni biomediche. In campo biomedico, lo ZTA viene utilizzato per la realizzazione di impianti dentali e protesi ortopediche. La sua biocompatibilità, l’elevata resistenza e la resistenza all’usura lo rendono adatto all’uso a lungo termine nel corpo umano. Gli impianti ZTA possono offrire maggiore stabilità e durata, riducendo il rischio di fallimento dell’impianto e la necessità di interventi di revisione.
6. Applicazioni ad alta temperatura. Lo ZTA viene utilizzato nella produzione di materiali refrattari per forni, fornaci e inceneritori ad alta temperatura. La sua elevata stabilità termica e la resistenza agli shock termici gli consentono di resistere alle difficili condizioni all’interno di questi forni, proteggendone la struttura e garantendo un efficiente trasferimento di calore.
