氧化锆陶瓷零件及定制部件


产品概述

氧化锆是一种以高纯度氧化锆(ZrO₂)为基础的高性能结构陶瓷。通过添加Y₂O₃或CeO₂等稳定剂,可保持四方相或立方相晶体结构,从而使材料表现出众所周知的相变增韧效应。氧化锆常被称作“陶瓷钢”,兼具优异的断裂韧性、抗弯强度、耐磨性、耐腐蚀性以及良好的抛光表面质量。因此,氧化锆陶瓷部件可在对低维护、电绝缘、非磁性或耐强腐蚀介质性能有要求的场合,替代部分金属零部件。

凌宇供应3Y-TZP、5Y-PSZ和8Y-FSZ等牌号的氧化锆,并可根据客户提供的图纸定制加工氧化锆零部件。在选材、成形工艺、烧结制度及氧化锆加工方案等方面进行综合匹配,以确保产品达到所需的强度、透光性、尺寸精度和表面质量。

类别:

陶瓷材料

关键词:

凌宇精密陶瓷

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关键性能优势

高强度与断裂韧性
3Y-TZP可提供约800–1,200 MPa的抗弯强度和6–10 MPa·m¹/²的断裂韧性,约为所报道氧化铝数值的两到三倍。当裂纹开始扩展时,应力诱发的相变会吸收能量,从而抑制裂纹的进一步扩展。这一机制使经适当工艺处理的氧化锆在氧化物陶瓷中表现出极为优异的抗冲击性能。
耐磨性和低摩擦系数
氧化锆的莫氏硬度通常为8.5–9,维氏硬度约为HV 1,200–1,400。其摩擦系数为0.15–0.30,这使其能够在某些无润滑或轻度润滑的机构中可靠运行。这一性能组合特别适用于高速旋转、往复运动、密封以及其他严苛的磨损工况。
化学稳定性
氧化锆在多种酸性、碱性、盐类及有机溶剂环境中均具有良好的稳定性,并在其使用条件范围内表现出优异的抗氧化性能。这些特性使其特别适用于承受强腐蚀性工艺介质的泵与阀门部件以及其他定制氧化锆零部件。具体应用时,应针对所涉及的化学介质、浓度、压力和温度等工况逐一进行相容性验证。
生物相容性与美学潜力
精选的氧化锆牌号因其兼具生物相容性、类牙色泽以及可控的半透明性,被广泛应用于牙科和医疗领域。然而,对于任何与人体接触的应用,都必须依据相关法规及生物相容性要求,对所选用的材料牌号、生产工艺、清洗方法以及最终制件进行验证,并在必要时开展相应的ISO 10993系列测试。
较低的密度与非磁性行为
氧化锆的密度接近6.0 g/cm³,约为所提及钢材密度的77%。较低的质量可有效降低运动部件的惯性。此外,该材料不具磁性,因此氧化锆陶瓷零件在磁场附近工作的精密仪器与设备中具有重要应用价值。

 

主要产品范围

精密氧化锆结构件
轴、柱塞、衬套、密封圈、阀门部件及叶片均采用氧化锆材料,以其高强度、高韧性及优异的耐磨性,在计量泵、油泵、水泵、阀门以及其他承受压力、高速运转或处于腐蚀性介质环境中的机构中得到广泛应用。
氧化锆球与轴承
精密氧化锆球、全陶瓷轴承及轴承元件具有低摩擦、耐腐蚀、电气绝缘和非磁性等优异性能。其应用领域涵盖高速主轴、精密仪器、医疗设备以及食品加工机械等。实际的转速提升与使用寿命延长,取决于轴承的设计、载荷、润滑条件、配合公差以及工作环境等因素。
牙科氧化锆部件
可用于CAD/CAM加工流程的牙科氧化锆块材、基底、基台、全冠及桥体均可制备。其强度、透明度、色泽及临床适用性均须与预期修复体相匹配,且最终产品需符合相应的医疗质量和监管要求。
氧化锆刀片与消费类部件
氧化锆因其保持锋利、耐腐蚀且易于清洁的特性,可用于制造陶瓷刀具、剪刀、剃须刀片以及工业用切削刃。最终的刃口几何形状与安全使用要求应作为选择材料牌号及确定氧化锆加工参数的重要依据。

 

典型技术性能

属性 3Y-TZP5Y-PSZ8Y-FSZ
ZrO₂ + HfO₂ 含量 ≥94.5% ≥92%≥88%
氧化钇含量 5.2 ± 0.2% 8 ± 0.3% 12 ± 0.5%
密度(g/cm³) ≥6.05 ≥6.0 ≥5.9
莫氏硬度 8.5–9 8.58
抗弯强度(MPa) 800–1,200 600–800 300–400
断裂韧性(MPa·m⁰·⁵) 6–10 4–6 2–3
最高使用温度(℃) 220 连续 / 800 短期 600 1,500
热膨胀系数(10⁻⁶/°C) 10.510.810
热导率(W/m·K) 2–3 2–3 2–3

*上述数值为典型值。实际性能可能因稳定剂体系、配方、几何形状、生产工艺及测试方法的不同而有所差异。

 

申请定制审核 请提供您的图纸、所需的氧化锆牌号、公差、数量以及工况条件,以便我们评估定制氧化锆零部件并制定合适的氧化锆加工工艺方案。

产品示例与图片说明

精密陶瓷管/套筒

精密陶瓷管/套筒

3Y‑TZP|Mg‑PSZ

精准贴合 耐磨 低摩擦表面

氧化锆陶瓷螺栓/紧固件

氧化锆陶瓷螺栓/紧固件

3Y‑TZP | ATZ

电绝缘的 耐腐蚀的 低磁干扰

密封圈/耐磨环

密封圈/耐磨环

3Y‑TZP | Mg‑PSZ

平面密封件 耐磨 可抛光表面

陶瓷圆盘/阀板

陶瓷圆盘/阀板

3Y‑TZP | 钇‑TZP

平整度 媒体阻力 尺寸稳定性

波纹陶瓷结构件

波纹陶瓷结构件

3Y‑TZP | ATZ

复杂档案 绝缘的 Corrosion-Resistant

砂磨机用耐磨结构件

砂磨机用耐磨结构件

3Y‑TZP | Mg‑PSZ

耐磨性 抗颗粒侵蚀性能 结构韧性

常见问题解答(FAQ)

为什么必须在氧化锆中添加稳定剂?

纯ZrO₂在冷却过程中会发生相变,并伴随显著的体积变化,致使致密构件易产生开裂。稳定剂有助于在室温下保持适用于工程应用的四方相、立方相或部分稳定的相态,并决定材料的相变增韧性能、离子导电性以及长期的相稳定性。

应该如何在3Y-TZP和4Y/5Y-PSZ之间进行选择?

3Y-TZP通常以高强度、相变增韧和耐磨性为优先考量;提高钇含量可增强相稳定性并增加立方相的占比。4Y/5Y-TZP适用于需要透光性或特定性能平衡的应用,但其力学强度与相变增韧特性通常无法用与3Y-TZP相同的理论来解释。材料的选择应基于载荷、服役环境及功能需求,而不宜单纯以钇含量高低作为排序依据。

Y-TZP与Mg-PSZ在工程性能方面有哪些差异?

Y-TZP通常具有细晶的四方相结构,因而适用于高强度、高精度及小型化的耐磨部件;Mg-PSZ则依靠部分稳定化组织以及经热处理形成的增韧微观结构,常用于高韧性、大尺寸或重载工况下的耐磨应用。二者在密度、强度、晶粒尺寸、高温性能及加工窗口等方面均存在差异,仅凭KIC指标难以进行直接比较。

氧化锆是否具有抗断裂性能?

氧化锆的延展性优于大多数氧化物陶瓷,但仍属脆性材料。尖锐的棱角、边缘缺口、点载荷、装配偏心、过大的预紧力、冲击以及磨削裂纹等均可能诱发快速断裂。即使具有较高的韧性,也无法取代对圆角设计、合理的载荷路径规划以及装配过程控制的要求。

氧化锆能否在水、蒸汽或湿热环境中长期使用?

仅凭材料牌号无法确定这一点。某些Y-TZP牌号可能发生低温降解,其降解速率受稳定剂、晶粒尺寸、表面粗糙度、残余应力、温度以及湿度条件等因素的影响。在长期湿热工况下使用时,应明确老化条件,并对相组成、表面粗糙度、微裂纹及强度保持率等进行评估。

氧化锆陶瓷的最高使用温度是多少?

不存在适用于所有氧化锆牌号的单一温度。其使用上限受稳定化体系、晶相、载荷、保温时间、气氛、热梯度、尺寸以及可接受的性能退化程度等因素的影响。在对材料与结构进行评估之前,请提供完整的温度历程和应力工况。

标准白色氧化锆能否直接用作静电放电防护材料?

否。标准结构氧化锆在室温下通常表现为绝缘体;而防静电氧化锆则需要添加特殊的导电相,并严格控制其体积电阻率和表面电阻率。此外,项目还需对温度与湿度条件、表面处理、清洁度、磨屑以及接地路径等进行验证。

ATZ和ZTA是同一种材料吗?

不。ATZ通常指以氧化锆为连续相、并添加氧化铝进行增强的复合材料;而ZTA则以氧化铝为连续相,并通过氧化锆实现增韧。二者在密度、硬度、韧性、热导率、电绝缘性、老化性能以及成本等方面均存在差异;图纸中应明确标注配比或受控材料的牌号。

即使我不知道具体的牌号,也可以申请报价吗?

是的。请提供图纸、零件功能、当前使用的材料、失效现象、介质、温度、载荷、电气/ESD要求、表面粗糙度、使用寿命以及验收标准。凌宇可在确认样品生产和检验方案之前,先行开展材料选型与可制造性评估。

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