Was sind die Unterschiede zwischen Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid?

Tonerde ist ein weit verbreitetes technisches Keramikmaterial. Zirkoniumdioxid, einschließlich yttriumstabilisiertes Zirkoniumdioxid (YSZ), wird ebenfalls häufig in der Maschinenindustrie verwendet. Da es sich bei beiden um Oxidwerkstoffe handelt, die ohne Vakuum gesintert werden können, haben sie viele Gemeinsamkeiten bei den Fertigungsanlagen und ein ähnliches Erscheinungsbild. Dennoch gibt es eine ganze Reihe von Unterschieden zwischen diesen beiden Werkstoffen.

Preis: Tonerde vs. Zirkoniumdioxid

Der wichtigste Unterschied zwischen diesen beiden Materialien ist der Preis. Die Kosten für Zirkoniumdioxid sind mehr als doppelt so hoch wie die für das beste Aluminiumoxidmaterial. Einer der Gründe dafür sind die Kosten für das Rohmaterial. Im Vergleich zu Zr ist Al in der Erdkruste viel häufiger vorhanden und viel billiger. Andererseits handelt es sich bei Yttriumoxid, das häufig als Stabilisator für Zirkoniumdioxid verwendet wird, um ein Element der Seltenen Erden, dessen Vorkommen begrenzt ist.

Die Kosten für die Formgebung von Zirkoniumdioxid machen jedoch den größten Teil aus. Die Dichte von Zirkoniumdioxid ist viel höher als die von Aluminiumoxid, und die Verschleißfestigkeit von Zirkoniumdioxid ist wesentlich besser als die von Aluminiumoxid. Für das Abschleifen der gleichen Dicke von Zirkoniumdioxid wird fast 10 Mal mehr Zeit benötigt als für Aluminiumoxid und es werden mehr Diamantwerkzeuge verbraucht. Da die Temperaturwechselbeständigkeit von Zirkoniumdioxid schlecht ist und eine höhere Sintertemperatur erfordert, ist auch der Sinterprozess teurer als bei Aluminiumoxid.

Anwendungen: Aluminiumoxid vs. Zirkoniumdioxid

Da die Verschleißfestigkeit von Zirkoniumdioxid viel besser ist, wird es häufig für Mörser und Stößel, Mahlbecher und Mahlkörper, Lagerkugeln und Keramikteile in Ventilen und Pumpen verwendet. Zirkoniumdioxidteile halten länger in Maschinen und sind weniger verunreinigt als Mahlbecher. Zirkoniumdioxid ist im Allgemeinen besser für mechanische Anwendungen geeignet, aber Aluminiumoxid ist aufgrund der geringeren Dichte ein besserer kugelsicherer Werkstoff.

Obwohl Zirkoniumdioxid höheren Temperaturen standhalten kann, wird es nur selten in Industrieöfen eingesetzt. Der Vorteil bei der Arbeitstemperatur ist nicht sehr groß, während die Kosten für Zirkoniumdioxid viel höher sind.

ZrO2 mit hoher Dichte bietet auch eine bessere Korrosionsbeständigkeit. Zirkoniumdioxid kann in hochkorrosiven Umgebungen länger überleben und wird in Chemielabors als besseres Material angesehen.

Im Allgemeinen schneidet Zirkoniumdioxid besser ab, wenn die Dichte und die Hitzeschockbeständigkeit nicht berücksichtigt werden. Die hohen Kosten schränken jedoch seine Anwendung ein und überlassen den größten Teil des Marktes dem Aluminiumoxid.