Polvo de alúmina reforzada con zirconia (ZTA) de SUOYI, Cerámica ZTA

Polvo de alúmina reforzada con zirconia (ZTA) de SUOYI, Cerámica ZTA
El polvo de alúmina reforzada con zirconia, en comparación con las cerámicas monofásicas de Al₂O₃ y ZrO₂ monoclínica, presenta propiedades mecánicas superiores, lo que le confiere un amplio potencial de aplicación en sectores industriales de alta gama como la biomedicina, la electrónica, los semiconductores y la cerámica funcional.
La cerámica de alúmina reforzada con zirconia, abreviada como cerámica ZTA, posee alta dureza, alto punto de fusión y resistencia a la corrosión por ácidos y álcalis, además de una gran tenacidad, lo que la hace idónea para diversas aplicaciones en cerámica estructural de alta temperatura.
1. Cuando el contenido de óxido de zirconio es del 10 % al 20 %, inhibe la acidez del crecimiento cristalino del aluminio, aumentando así la dureza del material.
2. Cuando el contenido de óxido de zirconio es del 12 % al 15 %, la dureza y la resistencia de la cerámica ZTA alcanzan sus valores máximos.
3. Cuando el contenido de óxido de circonio es del 20 % y se encuentra en un estado altamente disperso, las propiedades mecánicas de la cerámica ZTA alcanzan su estado óptimo tras el prensado en caliente y la sinterización.
En la preparación del polvo compuesto de ZrO₂/Al₂O₃, el proceso principal implica múltiples etapas, como la formación del cuerpo verde y la sinterización. Para mejorar el rendimiento de la cerámica de alúmina reforzada con circonia, es fundamental garantizar la calidad del polvo compuesto de ZrO₂/Al₂O₃. Síntesis hidrotermal.
1. Método continuo: Las materias primas de circonia y alúmina se mezclan en una proporción específica y reaccionan directamente en un reactor a temperatura y presión ambiente para generar nanopartículas. La alúmina recubre completamente las partículas de circonia. Tras la filtración, el secado y la calcinación a 880 °C, se obtiene un polvo compuesto homogéneo de ZrO₂/Al₂O₃.
2. Método de mezcla mecánica: Este método consiste en mezclar y moler en molino de bolas los polvos compuestos de alúmina monoclínica y zirconia monoclínica, seguido de sinterización. Para la preparación del polvo compuesto de ZrO₂/Al₂O₃, se requiere mezclar y moler en molino de bolas las materias primas en polvo, seguido de sinterización. Este método es directo y sencillo, pero no garantiza la dispersión uniforme de los componentes multifásicos.
3. Método de coprecipitación: Un método típico de coprecipitación consiste en preparar una solución mixta de soluciones acuosas de ZrOCl₂, 8H₂O y AlCl₃, 6H₂O. Esta solución se atomiza y se añade a agua amoniacal diluida (pH=9) a una temperatura constante de 40 °C, con agitación rápida, para producir el coprecipitado. El precipitado se filtra, se seca, se muele y se calcina a 840 °C para obtener un polvo compuesto homogéneo de ZrO₂/Al₂O₃.
4. Método Sol-Gel: El método sol-gel para la preparación de polvo compuesto de ZrO₂/Al₂O₃ requiere primero la mezcla uniforme de sales de circonio (aluminio) inorgánicas u orgánicas en una solución, seguida de hidrólisis y polimerización para generar un sistema sol. El sol es transparente y, tras el envejecimiento y la polimerización, forma un gel. El secado y la calcinación del gel producen polvo nanocompuesto de ZrO₂/Al₂O₃. Este método de preparación mejora la dispersión de ZrO₂ dentro del Al₂O₃.
5. Método de Síntesis Hidrotermal: El método de síntesis hidrotermal utiliza un recipiente a presión bien sellado (que requiere una inversión considerable). Se coloca una solución acuosa en su interior como medio de reacción, y el recipiente se calienta para disolver sustancias que son insolubles o poco solubles en condiciones normales, seguido de la recristalización. Mediante este método se puede preparar polvo compuesto de ZrO₂/Al₂O₃.
Independientemente del método utilizado, es fundamental garantizar un tamaño de partícula pequeño de ZrO2 y una distribución estrecha del tamaño de partícula, así como una dispersión uniforme de ZrO2, para que las partículas de Al2O3 puedan encapsular completamente el ZrO2 y producir un buen efecto de endurecimiento.