Zircônia estabilizada com ítria avançada para aplicações de alta temperatura

A zircônia estabilizada com ítria pode suportar altas temperaturas sem ser comprometida por ácidos ou produtos químicos, proporcionando uma proteção confiável.

A zircônia estabilizada com ítria (YSZ) apresenta propriedades exclusivas que a tornam um material essencial em uma variedade de aplicações de ponta. Produzido pela mistura de óxido de ítria com dióxido de zircônio em temperatura ambiente para formar estruturas cristalinas cúbicas, as propriedades exclusivas do YSZ o tornam indispensável.

Cilindros de óxido de zircônio

A resistência física faz da zircônia estabilizada com ítria um material ideal para uso em revestimentos de fornos e esteiras de isolamento, pois permite que ela resista a altas temperaturas sem sofrer degradação da estrutura ou da integridade. Isso o torna uma excelente opção de material.

A zircônia estabilizada com ítria pode conduzir íons de oxigênio a temperaturas elevadas por meio de suas valências Zr4+ e Y3+, o que a torna um componente indispensável em células de combustível de óxido sólido que produzem energia limpa com menos emissões. Além disso, sua condutividade elétrica superior permite que os fabricantes de automóveis usem componentes de motor mais leves que melhoram a eficiência do combustível e, ao mesmo tempo, aumentam o desempenho e diminuem o peso total do veículo.

O ZYF (Yttria Stabilized Zirconia Fiberd Felt) pode ser formado a vácuo em formas rígidas para uso como separadores, invólucros, acessórios ou juntas durante o crescimento de cristais Czochralski e processos de recuperação de metais preciosos. Além disso, suas propriedades o tornam adequado para aplicações que exigem estabilidade em altas temperaturas e inércia química, como baterias de alta energia, revestimentos de barreira térmica ou processamento metalúrgico de superligas ou materiais de terras raras.

Feltros de óxido de zircônio

O RS-ZFELT é um tecido não tecido intertravado mecanicamente composto de fibras de zircônia estabilizada com ítria de 4 a 6 mícrons de diâmetro entrelaçadas sem aglutinante. Ele apresenta alta resistência, tenacidade, estabilidade química, resistência a vapores alcalinos, sais e soluções quentes sem reagir negativamente com eles, resiste a ambientes de oxidação/redução de até 2.000 graus Celsius e oferece excelentes propriedades de isolamento térmico até essa faixa de temperatura.

Materiais fibrosos como esse são a escolha ideal para o método Czochralski de crescimento de cristais, isolamento para cadinhos de platina e irídio, materiais de recuperação de condensado para recuperação de condensados de metais preciosos, envoltório de proteção para separadores de alta energia e revestimentos refratários, envoltório de proteção de separadores de alta energia ou até mesmo envoltório de proteção para separadores de alta energia com conteúdo de ítria de até 30% como materiais de envoltório de proteção e requisitos de refratariedade de revestimentos de separadores de alta energia para crescimento seguro de cristais.

A zircônia pura existe em temperatura ambiente como fase monoclínica e, quando submetida a rápidas flutuações de temperatura, pode passar por uma transição de fase imprevista que perturba as propriedades e o desempenho dos materiais cerâmicos. Para atenuar essa instabilidade morfológica, a estabilização da ítria permite a fase cúbica da zircônia e elimina essa instabilidade; a dopagem com y dop também mostrou limitar o crescimento de grãos em temperaturas elevadas.

Fibras de óxido de zircônio

As fibras a granel ZYBF são materiais refratários que podem ser moldados em formas rígidas usando máquinas de moldagem a vácuo e, em seguida, integrados a corpos e revestimentos de cerâmica. Sua relação extremamente alta entre resistência e dureza resiste bem a danos por impacto, o que as torna adequadas para uso como guias de fios durante a montagem e a fabricação para evitar emaranhados ou enganos, com a cor clara tornando os materiais metálicos de calibre fino mais fáceis de identificar do que nunca. Além disso, os baixos níveis de atrito reduzem as taxas de refugo.

A adição de ítria às fontes de óxido de zircônio pode aumentar a estabilidade da fase tetragonal em temperaturas mais altas, ao mesmo tempo em que altera os mecanismos sintéticos e retarda o crescimento dos grãos, mas não evita totalmente o estrangulamento e a sinterização quando queimado a 1.400 graus Celsius, devido à transição da fase tetragonal para a fase cúbica e às mudanças no transporte de massa; a dopagem com ítria dificulta o estrangulamento, mas não o impede totalmente, mas diminui significativamente a formação de pequenos grãos no produto final.

Materiais estruturais de óxido de zircônio

A zircônia estabilizada com ítria (YSZ) é um material cerâmico excepcional com propriedades excepcionais. Devido à sua estabilidade térmica e capacidade de suportar altas temperaturas sem sofrer alterações significativas na estrutura química, o YSZ é frequentemente escolhido para aplicações como revestimentos de fornos e refratários.

Ao contrário da alumina, que pode ser danificada quando exposta a ácidos ou produtos químicos, como solventes, a zircônia estabilizada com ítria não é danificada pelo contato com ácidos ou produtos químicos e não se degrada com o tempo, o que a torna ideal para revestimentos usados em peças de máquinas sujeitas a desgaste por contaminantes causadores de corrosão.

O material YSZ também apresenta excelente condutividade iônica, permitindo que os íons de oxigênio se movimentem livremente por sua estrutura cristalina em altas temperaturas, o que o torna ideal para aplicações como sensores de oxigênio e células de combustível de óxido sólido. Disponível na forma de pó esférico que pode ser formado a vácuo em formas rígidas ou usinado com precisão dentro de tolerâncias estreitas para trabalhos precisos em máquinas; suas dimensões permanecem estáveis até 1.650 graus C sem a necessidade de ligantes orgânicos para estabilização.