Ossido di Zirconio

L’ ossido di zirconio (o zirconia) è l’ossido ceramico dello zirconio, caratterizzato da formula chimica ZrO2. La zirconia, a temperatura ambiente polvere bianca inodore, è una sostanza cristallina polimorfa. Fino a 1170 °C presenta struttura cristallina monoclina, da 1170 °C a 2370 °C presenta struttura cristallina tetragonale, oltre 2370 °C presenta struttura cristallina cubica. Il punto di fusione è 2680 °C.

Durante il riscaldamento la trasformazione dalla struttura monoclina alla struttura tetragonale è rapida ed avviene con una contrazione volumetrica di circa il 5%.

Durante il raffreddamento, la trasformazione inversa, dalla struttura tetragonale alla struttura monoclina, avviene con una espansione volumetrica altrettanto rapida. Questo comportamento durante il raffreddamento distrugge o compromette la struttura dei componenti realizzati e rende la zirconia pura inutilizzabile per qualsiasi forma di applicazione.

SCHEDA TECNICA: ossido di zirconio

Diversi ossidi, dissolti nella struttura cristallina della zirconia, possono rallentare od eliminare questi cambi di struttura cristallina. Additivi frequentemente usati sono MgO, CaO e Y2 O3 che, presenti in quantitativi sufficienti, possono mantenere la struttura cubica sino a temperatura ambiente.

Questo materiale, all’apparenza  fragile, nasconde proprietà interessanti in campo industriale, quali la resistenza agli acidi e la bassa conducibilità termica (valore tra i più bassi dei ceramici attualmente disponibili), buona resistenza agli sbalzi termici, notevole la sua resistenza alla flessione, buona tenacità e resistenza alla frattura, basso coefficiente d’attrito. Viene utilizzata in moltissimi campi, quali l’elettronica e la meccanica, lame industriali da taglio, oltre ad essere usata nella biomedica come materiale di innesto.

PROPRIETA’ CHIMICO-FISICHE

I campi di utilizzo della zirconia sono molteplici, grazie ad una serie di proprietà chimico-fisiche che rendono tale materiale adatto per svariate applicazioni. Le caratteristiche principali della zirconia sono:

  • buona stabilità termica
  • bassa conducibilità termica
  • buona resistenza alla corrosione sia in ambienti acidi che in ambienti alcalini
  • notevole la sua resistenza alla flessione e la resistenza alla frattura
  • ottimo grado di durezza abbinato a basso coefficiente d’attrito
  • eccellente biocompatibilità: la zirconia viene impiegata per applicazioni biomedicali, specialmente nel settore dentale per la sua notevole resistenza a flessione, oltre a non presentare il fenomeno del rigetto quando è a contatto con i tessuti viventi.

Le caratteristiche negative sono fragilità e scarsa resistenza agli shock termici.

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