La lavorazione della zirconia (biossido di zirconio, ZrO₂) prevede diversi passaggi per trasformare la materia prima in una forma utile. Ecco una panoramica generale dei passaggi principali della lavorazione della zirconia:
1. Estrazione e raffinazione
- Estrazione: La zirconia si ricava solitamente dalla sabbia di zircone (ZrSiO₄), estratta dalle sabbie delle spiagge o dai letti dei fiumi.
- Concentrazione:Lo zircone estratto viene poi concentrato utilizzando tecniche di separazione gravitazionale, magnetica ed elettrostatica per rimuovere le impurità.
- Elaborazione chimica: Lo zircone concentrato viene quindi sottoposto a lavorazione chimica per produrre zirconia. Ciò di solito comporta la conversione dello zircone in ossicloruro di zirconio (ZrOCl₂) e quindi la precipitazione di idrossido di zirconio (Zr(OH)₄) da esso. L'idrossido viene quindi calcinato per produrre zirconia.
2. Preparazione della polvere
- Frantumazione e macinazione: La zirconia calcinata viene macinata per ottenere una polvere fine. Questo passaggio è fondamentale per ottenere la dimensione e la distribuzione delle particelle desiderate.
- Miscelazione: La polvere di zirconia può essere miscelata con altri materiali per ottenere proprietà specifiche. Ciò può includere leganti, plastificanti e altri materiali ceramici.
3. Formazione
- Pressatura: La polvere può essere pressata in una forma utilizzando vari metodi, come la pressatura uniassiale o la pressatura isostatica, per formare corpi verdi (forme non cotte).
- Stampaggio a iniezione:Per forme più complesse è possibile utilizzare lo stampaggio a iniezione di polvere (PIM).
- Estrusione:L'estrusione può essere utilizzata per produrre forme lunghe come barre e tubi.
- Colata in barbottina:Una miscela di polvere di zirconia può essere versata negli stampi per creare forme complesse.
4. Essiccazione e rimozione del legante
- Asciugatura: I corpi verdi formati vengono essiccati per rimuovere l'umidità.
- Scioglimento: Per le parti formate utilizzando leganti (ad esempio, stampaggio a iniezione), è necessaria una fase di deceraggio per rimuovere i componenti organici prima della sinterizzazione.
5. Sinterizzazione
- Sinterizzazione: I corpi verdi vengono quindi sinterizzati ad alte temperature (tipicamente tra 1400 e 1600 gradi) per densificare il materiale. Questo passaggio è fondamentale per ottenere le proprietà meccaniche desiderate.
6. Post-elaborazione
- Levigatura e lucidatura:Dopo la sinterizzazione, le parti potrebbero richiedere operazioni di molatura e lucidatura per ottenere le dimensioni e la finitura superficiale desiderate.
- Rivestimenti e Trattamenti Superficiali:Si possono applicare vari trattamenti superficiali per migliorarne proprietà quali la resistenza all'usura o la biocompatibilità.
7. Controllo di qualità
- Ispezione e collaudo:I pezzi finiti in zirconia vengono ispezionati per individuare eventuali difetti e testati per quanto riguarda le proprietà meccaniche, la composizione di fase e altri parametri critici.
8. Imballaggio
- Confezione:Infine, i prodotti in zirconia lavorati vengono confezionati secondo gli standard del settore per proteggerli durante il trasporto e lo stoccaggio.