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ジルコニアセラミック部品:材料分類ガイド

ジルコニアの陶器部品現代構造セラミック工学の基盤を成し、機械的強度、耐摩耗性、化学的不活性性、熱安定性という比類なき組み合わせを提供します 電力や化学処理から半導体製造、新エネルギーに至るまで、さまざまな産業にわたり。 CRAC(朱州創瑞)は、特定の性能要件に合わせて設計された4つの異なるジルコニアセラミック材料シリーズを製造しています。乾式研削用のY8複合安定化シリーズです 高靭性部品向けの3Yイットリウム安定化シリーズ、ワイヤードローイング用途向けのPR-ZRイエロージルコニアシリーズ、そして独自製の複合セラミックシリーズ 高分子浸透結晶界を用いて耐久性を高めています。 加工能力は、口径精度0.01mm、円筒径0.005mm、表面粗さRa0.05を実現し、高精度を実現しますジルコニアセラミックの部品最も要求の厳しい工業環境向けに。

Zirconia ceramic parts classification and technical parameters

図1:CRACジルコニアセラミック部品分類システム。4つの材料シリーズ(Y8/A-ZR、3Y/Y-ZR、PR-ZR イエロージルコニア、複合セラミックス)とその代表例を示しています スプール、プランジャー、グレーディングホイール、ボールミルジャー、ワイヤードローイング部品などの製品が含まれます。

ジルコニアセラミック部品の分類

構造用セラミックスは、機械的、熱的、化学的特性を示すことを主な役割とするセラミック材料のカテゴリーに属します。 この材料は、さまざまな過酷な運用条件下で信頼性が高く利用できるため、多くの新興科学技術分野で重要な支援材料となっています。 CRACのジルコニアセラミック部品は、それぞれ異なる材料特性と応用上の利点を持つ4つのカテゴリーに分類されています。

1. A-ZR(Y8シリーズ) - 複合安定化ジルコニア

Y8シリーズはCRACが独自に開発した複合樹脂安定化ジルコニア部品で、優れた性能を持ち、特に乾式研削技術に適しています セラミックアクセサリーの用途。 代表的な製品にはスプール、プランジャーなどがあります。グレーディングホイール、ロッド、モールド、シャフト、ライナーの混合。 複合安定化機構は単独安定化型に比べて耐熱衝撃性と破壊靭性を向上させ、Y8シリーズ部品の用途に理想的です 急速な温度サイクルと機械的衝撃荷重を含みます。

2. Y-ZR(3Yシリーズ) - イットリウム安定化ジルコニア

3Yシリーズはイットリウム安定化ジルコニア(Y-TZP)であり、構造用途で最も広く使われているジルコニアセラミック材料です。 代表的な製品には、ボール研削ジャー、タービン、ノズル、型、工具、シャフトなどがあります。 3Yの指定は、ジルコニアの四角相を室温で安定化させる3モル%イットリア含有量を指し、Y-TZPを生み出す変換強化機構を可能にします。 著名な破壊靭性(通常8〜10MPa.m)1/2). この材料システムは、一般的な構造用セラミックス用途において強度、靭性、コストの最適なバランスを提供します。

3. PR-ZR(イエロージルコニアシリーズ)

黄色ジルコニア系列は黄色イットリウム安定化ジルコニアであり、特徴的な色で区別されつつ、白色イットリウム安定化ジルコニアと同一の性能を維持しています パーツ。 代表的な製品には、スプール、タワーホイール、ドローホイールがあります。 CRACの黄色イットリア安定化ジルコニア部品は市場で一般的なマグネシウム-ジルコニウム製品ではないことに注意が必要です。 その性能は白色イットリウム安定化ジルコニア部品と全く同じです。 黄色の色合いは特定の原材料加工の結果であり、完成品の機械的、熱的、化学的特性には影響しません。

4. 複合セラミック部品シリーズ

複合セラミックスは、CRACによって独自に開発された新しいタイプのセラミック材料を表しています。 基本的な原理は、特定の工程を用いてポリマー材料をセラミックの結晶境界に浸透させることで、セラミック材料の靭性を大幅に高めることです。 この技術革新により、セラミック材料の応用分野は大きく拡大しました。 現在、CRACは複合ジルコニアセラミック部品、複合シリコンカーバイドセラミック部品、複合アルミナセラミック部品など、多様な複合セラミック部品を提供しています。 ポリマー浸透された粒界構造はひび割れの伝播を止め、応力を再分散することで、モノリシックセラミックを超える破砕靭性値を実現します。 優れた摩耗性と耐腐食性を維持しています。

ジルコニアセラミック部品の技術的パラメータ

以下の表は、中国の国家基準(GB/T)に従って試験された3つの主要なジルコニアセラミック材料シリーズの主要な技術パラメータを示しています。

ジルコニアセラミック部品の技術的パラメータ

検知インジケーター A-ZR(Y8) Y-ZR(3Y) PR-ZR(イエロー) テスト標準
ZrO2含有量(%) 89+/-0.5 94.5+/-0.5 94+/-0.5 GB/T 21114-2019
密度(g/cm3) ~5.9 ~6.0 ~6.0 GB/T 25995-2010
水分吸収率(%) <0.05 <0.05 <0.05 GB/T 3299-2011
ビッカース硬度(HV) >1200 >1200 >1200 GB/T 16534-2009
曲げ強度(MPa) >950 >900 >850 GB/T 6569-2006
破壊靭性(MPa.m1/2) >11 >10 >8 JIS R 1607-2010
圧縮強度(MPa) >2800 >2800 >2800 GB/T 8489-2006
弾性率(GPa) ~210 ~200 ~200 GB/T 10700-2006

複合セラミック構造部品の特性

財産 仕様
ベースマテリアル ポリマー浸透を用いた炭化ケイ素微結晶
温度制限 <120 degrees C continuous service
耐酸性 希釈された塩酸、H2SO4、HNO3、シュウ酸に耐性(30日間、変化なし)
アルカリ抵抗 NaOHとアンモニア水に耐性(30日間、変化なし)
溶媒耐性 アルコールおよびベンゼン:耐性; ケトン体:推奨されません
摩耗試験 40メッシュコランダムを用いた48時間ローラーボールミル:表面変化なし
バルブコアトルクテスト DNG65バルブコア:>200 N.M

処理能力と精度の限界

CRACのジルコニアセラミック部品製造能力は、円筒型およびディスク型部品の両方を業界最先端の精度で網羅しています。 以下の仕様は、各コンポーネントカテゴリの処理制限を定義しています:

円筒部品加工限界

パラメータ 仕様
最大外径 600mm
最大内径 500mm
最大チューブの高さ 500mm
最大内径長 識別>200mm: 1000mm; 識別>155mm: 500mm; 内径30-150mm:200mm
研磨粗さ(内側/外側) Ra 0.1
内弾精度 0.02mm
外径精度 0.016 mm

ディスク部品の処理制限

パラメータ 仕様
最大外径 550mm
最大内径 500mm
フライス厚 100mm
最小掘削径 2 mm
最大ミリング高さ/深さ 200mm
最小壁厚 0.5mm

精密加工能力

精度パラメータ 達成可能な価値
絞り精度 0.01 mm(深さ30 mm以内)
最小スロット幅 0.03mm
表面粗さ Ra 0.05
円筒性 0.005 mm
同心率 0.01mm
内部スレッド M4最低
並列性 0.01mm

ジルコニアセラミック部品の工業的応用

CRACのジルコニアセラミック部品は、ジルコニアセラミックの独自の材料特性を活用して特定の産業課題を解決する6つの主要な応用カテゴリーに対応しています。

1. セラミックバルブ

セラミックバルブは、電力、石油などの産業分野で広く使われてきました。化学工学、冶金、鉱業、下水処理。 特に高温、強い腐食、高温・高圧などの極端条件下で、セラミックバルブは 伝統的な金属製バルブ。 媒体に接触する部品はすべてセラミック構造材料で作られており、過酷な環境下での信頼性と耐久性を保証します。 CRACのセラミックバルブシリーズには、バルブボディ、バルブシート、バルブスリーブ、バルブコアは卓越した化学的安定性と硬度で知られており、卓越した耐摩耗性、耐腐食性、耐高温性、そして卓越した性能を示しています 熱断熱特性と低い熱膨張係数。

2. セラミックワイヤー引き込み部品

線引き機設備の重要な部品として、ジルコニアセラミックタワーホイールは優れた耐摩耗性と高い強度により、線引き機メーカーから支持を得ています。 従来の金属鋼や鋳鉄と比べて耐食性と高温耐性があります。 実用的には、ジルコニアセラミックタワーホイールはワイヤードローイング機の生産コストを効果的に削減するだけでなく、 機器や引き込まれたワイヤーの品質を向上させます。 CRACの黄色イットリア安定化ジルコニア(PR-ZRシリーズ)はワイヤードローイング用途に好まれ、白色イットリア安定化ジルコニアと同等の性能を提供します。 品質保証のための独自の視覚識別子を提供します。

3. 惑星ボールミルセラミック部品

ジルコニアセラミックボールミルジャーは、実験室のボールミルで一般的に使われる製品として、高い硬度、高い靭性、耐摩耗性という特性を持ち、優れた硬度を示します 耐熱性と化学的耐性、そして長い耐用年数です。 CRACのセラミックボールミルジャーの全体的な構造設計は合理的で、大きな弧角の特徴を示し、タンク口の密閉性能も良好で、 使用中に材料漏れや研磨デッドアングルの形成はありません。 CRACはまた、統合金属継手を必要とするボールミルジャーアセンブリに対して、エポキシ樹脂またはセラミック接着剤の接合法を用いたセラミックおよび金属接合サービスも提供しています。

4. エアジェットミルセラミック部品

高純度かつ高級材料の生産に必要なエアフローミルの生産ラインにおいて、CRACはジルコニアセラミック材料を採用し、以下の部品を製造しています。分類車輪、ハンマー、ノズル、研削ディスク、そして火薬機器用の歯付きリングなどがあります。 セラミック材料は優れた耐摩耗性、耐腐食性、耐高温性を持ち、生体適合性も良好で金属の侵入もありません これにより、生成された材料の純度が高く、粒子の粒径が細かく、よりクリーンな品質が保証されます。 ジルコニアノズルは高精度セラミック部品の一種として、その独自の利点と幅広い用途により、多くの産業で欠かせないコア部品となっています。

5. セラミックポンプおよびプランジャー部品

セラミックプランジャー充填システムにおいて重要な役割を果たし、シリンダー内の往復運動によって液体の吸出しを実現します。 従来の金属合金と比べて、セラミック材料は高い強度、硬度、高温・腐食耐性、優れた耐摩耗性、優れた特性で際立っています 生体適合性、そして金属汚染の欠如。 さらに、セラミックは金属とは著しく異なる熱伝導率を持っています。 これらは優れた断熱素材です。 温度変動下では、セラミック材料は熱膨張係数が低く、ポンプの耐用年数を通じて良好な寸法安定性を確保します。

6. ビーズミル用のセラミック部品

新エネルギーやナノ新材料の応用が増加する中で、水平ビードミル、垂直ビーズミル、攪拌ミルなどの超微細粉砕装置の需要は 絶えず増え続けている。 ジルコニア製陶器付属品、以下グラインドディスクタービン、プーリー、ロッドピンスリーブ、ロッド釘、グラインディングブロック、スクリーンなどは、電極材料、ナノ材料、インク、医薬品、化学製品などの産業で広く使用されています。 セラミックは優れた性能と低い摩耗率により、研削効率を効果的に向上させ、機器の摩耗を軽減しました。

生産プロセスと品質管理

CRACのジルコニアセラミック部品製造は、専用の品質管理プロトコルを持つ5段階の生産プロセスに従っています。

プロセス段階 方法 品質管理
1. 形成 ダイプレス、アイソスタティックプレス グリーン密度、寸法精度
2. グリーンマシニング 旋盤加工、トリミング、CNC精密彫刻 次元検証、表面品質
3. 焼結 ガスキルン、電気キルン 材料特異的焼結曲線、密度検証
4. 精密機械加工 垂直・水平研削、内外研削、穴あけ、フライス盤、CNC 寸法公差、表面粗さ、幾何学
5. 組み立て/接着 多部品接着、金属複合材料組立 結合強度、アライメント、機能テスト

原材料の品質管理には、粒子サイズ分析(レーザー粒子サイズ分析装置)、含水量測定(ハロゲン水分分析装置)、バルク密度検証(精密さ)が含まれます バランス)、圧縮性能試験、接着剤含有量の測定などが含まれます。 出荷検査は、従来型製品の外観および寸法仕様検査を含み、特定の場合は赤色染料浸透や超音波(UT)非破壊検査が含まれます 重要な要素。

素材選択ガイド:A-ZR、3Y、PR-ZR、複合材料

選択因子 A-ZR(Y8) Y-ZR(3Y) PR-ZR(イエロー) 総合成績
最適アプリケーション 乾式研削部品、バルブ、プランジャー ボールミルジャー、タービン、ノズル ワイヤードローリングホイール、タワーホイール 強化靭性の応用
破壊靭性 最高記録(>11 MPa.m1/2) ハイ(>10MPa.m1/2) 良好(>8 MPa.m1/2) 強化(ポリマー強化)
耐熱衝撃 素晴らしい よし よし 限定的(<120C)
コストレベル メディア 標準 標準 プレミアム

よくある質問

Q: 黄色ジルコニアとホワイトジルコニアの違いは何ですか?

A: CRACの黄色イットリア安定化ジルコニア(PR-ZRシリーズ)は、白色イットリウム安定化ジルコニア部品と性能が同一です。 黄色の色は特定の原材料の加工によって生じ、機械的、熱的、化学的特性には影響しません。 CRACの黄色いジルコニアは市場で一般的なマグネシウム・ジルコニウム製品ではないことに注意が必要です。

Q: ジルコニアセラミック部品は金属部品に接着できますか?

A: はい、CRACはエポキシ樹脂またはセラミック接着剤接着剤を用いたセラミックおよび金属接合サービスを提供しています。 この能力により、セラミックの耐摩耗性や耐腐食性と金属の構造的結合性を組み合わせた複合材アセンブリの製造が可能となり、例えばセラミックプランジャーは 金属製の端部継手およびセラミックバルブコア金属製のステムが付いています。

Q: CRACが製造できる最大部品サイズはどのくらいですか?

A: 円筒形部品の場合、CRACは外径最大600mm、内径最大500mm、高さ最大500mmの部品を製造できます。 ディスク型部品の最大外径は550mmで、フライス厚は最大100mmです。 内部の特徴としては、2mmのボアから0.03mmまでの狭いスロットが含まれます。

Q: CRACはジルコニアセラミック部品でどのような産業を扱っていますか?

回答:CRACは、電力、石油、化学工学、冶金など産業の100社以上の中央企業、国有企業、上場企業にサービスを提供しています。 鉱業、下水処理、新エネルギー、半導体製造、製薬、消費財。 同社の協力関係は、先進的なセラミック材料開発のための主要な大学や研究機関にも及びます。

カスタムジルコニアセラミック部品が必要ですか?

CRACは4つの材料シリーズにわたり、精密なジルコニアセラミック部品を、0.005mmの円筒径、Ra0.05の表面粗さという加工精度で提供しています。 セラミックバルブやワイヤードローリングホイールからボールミルジャーやビーズミル部品まで、28+年にわたる高度なセラミック専門知識を活かしたカスタマイズされたソリューションを提供しています。

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