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monoklin-tetragonale Umwandlung von ZrO2
Bild 1. Monoklin- tetragonale Umwandlung von ZrO2

System ZrO2-CaO
Bild 2. Phasen- diagramm des Systems ZrO2-CaO
Formel ZrO2
Molare Masse 123,22 g/mol
Dichte (monoklin) 5,6 g/cm3
Dichte (tetragonal) 6,1 g/cm3
Dichte (kubisch) 6,27 g/cm3
Schmelzpunkt 2700°C
CAS-Nr. 1314-23-4
EINECS-Nr.: 2152272

Zirkonoxid (ZrO2) tritt in drei Modifikationen auf. Die in der Natur als Baddeleyit (Zirkonerde) vorkommende monokline Form mit einer Dichte von 5,6g/cm3 ist bis mindestens 1000°C stabil. Zwischen 1000°C u. 1150°C bildet ZrO2 eine tetragonale Form mit einer Dichte von 6,1g/cm3, die oberhalb 2350°C in das kubische ZrO2 mit einer Dichte von 6,27g/cm3 und einem Schmelzpunkt von 2715°C.  Die große Differenz der Dichten von tetragonalem und monoklinem ZrO2 kann in Zirkonoxid-Werkstücken beim Aufheizen und Abkühlen leicht zur Bildung von Rissen und Sprüngen führen, die durch den Modifikationswechsel verursacht werden. Daher sollte bei Verwendung von ZrO2 für technische Keramik die kubische Form stabilisiert werden. Dies erfolgt durch Zusätze von CaO, MgO und Y2O3, die mit ZrOkubische Mischkristalle bilden. Chemische Analysedaten von unstabilisiertem Zirkonoxid sowie Daten von CaO-stabilisiertem Zirkonoxid, MgO-stabilisiertem Zirkonoxid und Y2O3-stabilisiertem Zirkonoxid sind auf weiteren Seiten vorhanden. Durch diese Zusätze sind die dann gebildeten Mischkristalle sind keiner Modifikationsänderung mehr unterworfen. Sogenanntes teilstabilisiertes ZrO2 ist beständig gegen Temperaturschocks durch Ausbildung von Mikrorissen; in ähnlicher Weise benutzt man die Rißbildung gezielt zur Erhöhung der Zähigkeit von Al2O3-Werkstoffen. Da ZrO2 von den meisten metallischen Schmelzen nicht benetzt wird, kann es zu feuerfesten Schmelztiegeln, Rinnen, Filtern, Schlichten und dergleichen verwendet werden. Monoklines Zirkonoxid ist Ausgangsstoff für das Produkt Zirconia-Coating ZR-M. CaO-stabilisierte Zirkonoxide kommen in den Produkten Zirconia-Coating ZR-A und Zirconia-Coating ZR-O zum Einsatz.


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