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 Y2O3 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:
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Buona stabilità termica
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Bassa conducibilità termica
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Buona resistenza alla corrosione sia in ambienti acidi che in ambienti alcalini
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Notevole la sua resistenza alla flessione e la resistenza alla frattura
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Ottimo grado di durezza abbinato a basso coefficiente d’attrito
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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.