Zirkonoxid (ZrO₂)

Zirkonoxid (ZrO₂) ist für seine außergewöhnlich hohe Bruchzähigkeit bekannt, die ein besonderer Verstärkungsmechanismus möglich macht. Er beruht auf einer metastabilen Kristallphase, die sich unter mechanischer Belastung in eine stabile Phase umwandelt. Die dabei entstehende Volumenzunahme an der Rissspitze hemmt das Risswachstum und erhöht die Festigkeit und Zuverlässigkeit des Werkstoffs. Sowohl Biegefestigkeit als auch Bruchzähigkeit liegen über denen von Aluminiumoxid (Al₂O₃).

Zwar bieten wir auch den 3D-Druck von Zirkonoxid an, er ist jedoch deutlich aufwendiger und fast doppelt so teuer wie der Druck von Aluminiumoxid. Deshalb empfehlen wir in der Regel unsere CNC-Bearbeitung von Keramik mit präzisem CNC-Schleifen und Polieren: So lassen sich Bauteile aus Zirkonoxid effizient und kostengünstig fertigen.

Zirkonoxid ist ein idealer Werkstoff für Metall-Keramik-Hybridbauteile, da sein E-Modul und seine Wärmeausdehnung denen von Stahl ähneln. Mechanische Belastungen oder Temperaturwechsel erzeugen deshalb nur geringe innere Spannungen an den Grenzflächen der Werkstoffe.

Mit einer sehr niedrigen Wärmeleitfähigkeit von nur 2 W/(m·K) eignet sich Zirkonoxid hervorragend für die Wärmedämmung. Zudem hat es einen niedrigen Reibungskoeffizienten, was seine Gleiteigenschaften verbessert. Wie andere Keramiken ist es elektrisch isolierend und nicht magnetisch.

Typische Anwendungen sind Werkzeuge für die Drahtumformung, Komponenten für Schweißanlagen, Positionier- und Zentrierstifte sowie jedes individuell konstruierte Keramikbauteil für anspruchsvolle Einsatzfälle. Um die Umwandlungsverstärkung zu optimieren, enthält unser Standard-Zirkonoxid 3 Mol.-% Yttriumoxid (Y₂O₃) als Stabilisator.