Bearbetning av zirkoniumoxid (zirkoniumdioxid, ZrO₂) involverar flera steg för att omvandla råmaterialet till en användbar form. Här är en bred översikt över de viktigaste stegen i zirkoniumoxidbearbetning:
1. Extraktion och raffinering
- Brytning: Zirkoniumoxid kommer vanligtvis från zirkonsand (ZrSiO₄), som bryts från strandsand eller flodbäddar.
- Koncentration: Den utvunna zirkonen koncentreras sedan med gravitationsteknik, magnetisk och elektrostatisk separationsteknik för att avlägsna föroreningar.
- Kemisk bearbetning: Den koncentrerade zirkonen utsätts sedan för kemisk bearbetning för att producera zirkoniumoxid. Detta innebär vanligtvis omvandling av zirkon till zirkoniumoxiklorid (ZrOCl2) och sedan utfällning av zirkoniumhydroxid (Zr(OH)4) från den. Hydroxiden kalcineras sedan för att producera zirkoniumoxid.
2. Pulverberedning
- Krossning och fräsning: Den brända zirkoniumoxiden mals för att få ett fint pulver. Detta steg är avgörande för att uppnå önskad partikelstorlek och fördelning.
- Blandning: Zirkoniumoxidpulvret kan blandas med andra material för att uppnå specifika egenskaper. Detta kan innefatta bindemedel, mjukgörare och andra keramiska material.
3. Formning
- Brådskande: Pulvret kan pressas till form med olika metoder, såsom enaxlig pressning eller isostatisk pressning, för att bilda gröna kroppar (obrända former).
- Formsprutning: För mer komplexa former kan pulverformsprutning (PIM) användas.
- Extrudering: Extrudering kan användas för att producera långa former som stavar och rör.
- Slipgjutning: En slurry av zirkoniumoxidpulver kan hällas i formar för att bilda komplexa former.
4. Torkning och borttagning av bindemedel
- Torkning: De formade gröna kropparna torkas för att avlägsna fukt.
- Avbindning: För delar som formas med bindemedel (t.ex. formsprutning) är ett avbindningssteg nödvändigt för att avlägsna de organiska komponenterna före sintring.
5. Sintring
- Sintring: De gröna kropparna sintras sedan vid höga temperaturer (vanligtvis mellan 1400 grader och 1600 grader) för att förtäta materialet. Detta steg är avgörande för att uppnå de önskade mekaniska egenskaperna.
6. Efterbearbetning
- Slipning och polering: Efter sintring kan delar behöva slipas och poleras för att uppnå önskade dimensioner och ytfinish.
- Beläggning och ytbehandlingar: Olika ytbehandlingar kan appliceras för att förbättra egenskaper som slitstyrka eller biokompatibilitet.
7. Kvalitetskontroll
- Inspektion och provning: Färdiga zirkoniumoxiddelar inspekteras för defekter och testas för mekaniska egenskaper, fassammansättning och andra kritiska parametrar.
8. Förpackning
- Förpackning: Slutligen är de bearbetade zirkoniumoxidprodukterna förpackade enligt industristandarder för att skydda dem under transport och lagring.