Zirkonoxid (ZrO2)
Im Gegensatz zu anderen keramischen Werkstoffen weist Zirkonoxid (ZrO2) einen sehr hohen Widerstand gegen die Ausbreitung von Rissen auf. Außerdem besitzt Zirkonoxid-Keramik eine sehr hohe Wärmedehnung und wird daher gerne für Keramik-Stahl-Verbindungen eingesetzt.
Eine weitere herausragende Eigenschaftskombination ist die sehr geringe Wärmeleitfähigkeit bei gleichzeitig hoher Festigkeit. Darüber hinaus besitzen einige Zirkonoxid-Keramiksorten eine Leitfähigkeit für Sauerstoffionen. Unter Kostengesichtspunkten liegen Bauteile aus diesem Werkstoff deutlich über Bauteilen aus Aluminiumoxid-Keramik.
Einsatzbeispiele
Zirkonoxidkeramiken werden beispielsweise aufgrund ihrer Biokompatibilität als Werkstoff für Kronen und Brücken in der Dentalindustrie, als Werkzeuge für die Drahtumformung, als Hilfsmittel bei Schweißprozessen, als Isolierring in thermischen Prozessen und als Sauerstoffmesszelle in der Lambdasonde eingesetzt. Weitere Anwendungsfelder umfassen die Elektronik, Luftfahrt und Energieerzeugung, wo Zirkonoxid als Isolator und in Hochleistungsbauteilen verwendet wird.
In Zukunft könnte der Werkstoff eine Schlüsselrolle in der Umwelt- und Energietechnik spielen, z.B. in Brennstoffzellen, die auf langlebige und stabile Materialien angewiesen sind.
Zirkonoxid (ZrO2) Eigenschaften
- Hohe Wärmedehnung (α=11 x 10-6/K, ähnlich zu einigen Stahlsorten)
- Sehr gute thermische Isolation beziehungsweise niedrige Wärmeleitfähigkeit (2,5 bis 3 W/mK)
- Sehr hoher Widerstand gegen die Ausbreitung von Rissen, hohe Risszähigkeiten (6,5 bis 8 MPam1/2)
- Fähigkeit zur Sauerstoffionenleitung (Einsatz bei der Messung von Sauerstoff-Partialdrücken in Lambdasonden)
