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陶瓷材質

氧化鋯陶瓷加工 (ZrO₂)

高韌性 Y-TZP 材質與鏡面拋光零件製造

氧化鋯陶瓷ZrO2

氧化鋯 (Zirconia),特別是釔安定氧化鋯 (Y-TZP),是目前精密陶瓷中斷裂韌性 (Fracture Toughness) 最高的材料之一。它透過相變增韌機制,大幅改善了傳統陶瓷易脆的缺點,能承受較大的機械衝擊與應力,且材料晶粒細緻,適合進行高光潔度的表面加工。

為什麼要找晟鼎加工氧化鋯?

加工氧化鋯的難度在於「硬中帶韌」且容易發熱。我們具備以下優勢:

  1. 極致鏡面拋光 (Mirror Polishing):
    氧化鋯晶粒極細 (奈米級)。我們能將其拋光至 Ra < 0.01µm,像鏡子一樣亮。這非常適合用於「滑動接觸面」(如軸承、柱塞),越滑越耐磨,且不傷對手件。
  2. 銳利邊緣加工 (Sharp Edge):
    利用其高韌性,我們能研磨出極鋒利的刀口(如工業切刀、剪刀),且使用壽命是金屬刀具的 10 倍以上。

氧化鋯的推薦應用領域

利用其「不怕摔」與「自潤滑」特性,氧化鋯廣泛應用於高負荷的機械環境:

  • 流體控制與泵浦:
    • 耐磨柱塞 (Plunger):表面經鏡面加工,摩擦係數極低,長時間往復運動也不會磨損密封圈 (Seal),且耐酸鹼腐蝕。
    • 球閥閥球 (Valve Ball):圓度極佳且表面光滑,確保高壓下氣密不洩漏。
  • 自動化與定位治具:
    • 定位銷 (Locating Pin):在自動化組裝線上,金屬銷容易磨損跑位,傳統陶瓷銷容易撞斷。氧化鋯銷兼具耐磨與耐衝擊,是最佳解決方案。
  • 工業刀具:
    • 分條刀與剪刀:用於切割膠帶、紙張或薄膜。氧化鋯刀口鋒利持久,且不會像金屬刀具一樣生鏽或沾黏膠體。
  • 粉碎與研磨:
    • 研磨介質 (Grinding Media):氧化鋯研磨球比重大、磨耗率低,能有效提升研磨效率且不汙染原料。

技術數據庫:氧化鋯與氧化鋁的差異

氧化鋯常被稱為「陶瓷中的鋼鐵」,其關鍵數據如下:

  1. 極佳的斷裂韌性 (Fracture Toughness):
    • 數據:抗折強度達 1000~1200 MPa (是氧化鋁的 3 倍)。
    • 價值:能承受較大的衝擊力與扭力,安裝時不易崩角。
  2. 熱膨脹係數接近金屬:
    • 數據:約 10.5×10⁻⁶/K (接近鋼鐵)。
    • 價值:與金屬件配合 (Fitting) 時,不會因為溫度變化而鬆脫或卡死。
性質/材質 氧化鋁 氧化鋯 碳化矽 氮化矽 氮化鋁
密度 g/cm³ 3.9 6 3.2 3.3 3.2
熱傳導率 W/m.K 28 1.8 126 27 160
熱膨脹係數10-6/°C 8 10.1 4 2.3 4.4
微硬度 kgf/mm² 1600 1400 2300 1500 1200
比熱J/(kg.K) 800 400 700 700 730
彈性係數 Gpa 370 200 410 310 340
抗拉強度 Mpa 262 700 400 524 400
抗壓強度 Mpa 2600 1850 3900 2500 2070
抗折強度 Mpa 380 690 550 780 360
破裂韌性 Mpa.m1/2 3.6 9.5 4.6 7.7 2.6
波爾松比 Poisson's ratio 0.23 0.26 0.19 0.24 0.25
熔點 °C 2053 2700 2700 1900 2400

(註: 陶瓷材料之理論特性僅供參考,實際數值可能因製程、批次或使用環境而有所差異。)

「看數據還是拿捏不準?讓樣品說話。」

材料特性表只是參考,實際工況往往更複雜。晟鼎工業提供材料諮詢與打樣服務。 請告訴我們您的「工作溫度」、「接觸化學物質」與「受力情形」,我們的工程師幫您挑選最適合的材質。