עיבוד זירקוניה (זירקוניום דו-חמצני, ZrO₂) כרוך במספר שלבים כדי להפוך את חומר הגלם לצורה שימושית. להלן סקירה רחבה של השלבים העיקריים בעיבוד זירקוניה:
1. מיצוי וזיקוק
- כְּרִיָה: זירקוניה מופקת בדרך כלל מחול זירקון (ZrSiO₄), שנכרה מחולות חוף או אפיקי נחל.
- ריכוז: לאחר מכן מרוכז הזרקון הכרות באמצעות טכניקות כבידה, מגנטיות ואלקטרוסטטיות להסרת זיהומים.
- עיבוד כימי: הזרקון המרוכז עובר לאחר מכן עיבוד כימי לייצור זירקוניה. זה כרוך בדרך כלל בהמרת זירקון לזירקוניום אוקסיכלוריד (ZrOCl₂) ולאחר מכן שיקוע ממנו זירקוניום הידרוקסיד (Zr(OH)₄). לאחר מכן, ההידרוקסיד מבודד לייצור זירקוניה.
2. הכנת אבקה
- ריסוק וכרסום: הזירקוניה המסולדת נטחנת להשגת אבקה דקה. שלב זה חיוני להשגת גודל החלקיקים והפיזור הרצויים.
- עִרבּוּב: ניתן לערבב את אבקת הזירקוניה עם חומרים אחרים כדי להשיג תכונות ספציפיות. זה עשוי לכלול קלסרים, חומרים פלסטיים וחומרים קרמיים אחרים.
3. גיבוש
- לחיצה: ניתן ללחוץ את האבקה לצורה בשיטות שונות, כגון לחיצה חד-צירית או לחיצה איזוסטטית, ליצירת גופים ירוקים (צורות לא שריפות).
- הזרקה: לצורות מורכבות יותר, ניתן להשתמש בהזרקת אבקה (PIM).
- שִׁחוּל: ניתן להשתמש באקסטרוזיה לייצור צורות ארוכות כמו מוטות וצינורות.
- יציקת החלקה: ניתן לשפוך תמיסה של אבקת זירקוניה לתבניות ליצירת צורות מורכבות.
4. ייבוש והסרת קלסר
- יִבּוּשׁ: הגופים הירוקים שנוצרו מיובשים כדי להסיר לחות.
- ביטול הכריכה: עבור חלקים שנוצרו באמצעות קלסרים (למשל, הזרקה), יש צורך בשלב של ביטול הכריכה כדי להסיר את הרכיבים האורגניים לפני סינטר.
5. סינטרה
- סינטור: הגופים הירוקים מסוננים לאחר מכן בטמפרטורות גבוהות (בדרך כלל בין 1400 מעלות ל-1600 מעלות) כדי לדחוס את החומר. שלב זה חיוני להשגת התכונות המכניות הרצויות.
6. לאחר עיבוד
- השחזה והברקה: לאחר סינטר, חלקים עשויים לדרוש השחזה והברקה כדי להשיג את המידות הרצויות ואת גימור פני השטח.
- ציפוי וטיפולי שטח: ניתן ליישם טיפולי משטח שונים כדי לשפר תכונות כגון עמידות בפני שחיקה או תאימות ביולוגית.
7. בקרת איכות
- בדיקה ובדיקה: חלקי זירקוניה מוגמרים נבדקים לאיתור פגמים ונבדקים לגבי תכונות מכניות, הרכב פאזה ופרמטרים קריטיים אחרים.
8. אריזה
- אריזה: לבסוף, מוצרי הזירקוניה המעובדים נארזים על פי תקני התעשייה כדי להגן עליהם במהלך הובלה ואחסון.