Prerada cirkonija (cirkonijum dioksida, ZrO₂) uključuje nekoliko koraka za pretvaranje sirovog materijala u koristan oblik. Evo širokog pregleda glavnih koraka u preradi cirkonija:
1. Ekstrakcija i rafinacija
- Rudarstvo: Cirkonijum se obično dobija iz cirkonskog peska (ZrSiO₄), koji se vadi iz peska na plaži ili korita reka.
- Koncentracija: Iskopani cirkon se zatim koncentriše upotrebom gravitacionih, magnetnih i elektrostatičkih tehnika odvajanja kako bi se uklonile nečistoće.
- Hemijska obrada: Koncentrovani cirkon se zatim podvrgava hemijskoj obradi da bi se dobio cirkonijum. Ovo obično uključuje pretvaranje cirkona u cirkonijum oksihlorid (ZrOCl₂) i zatim taloženje cirkonijum hidroksida (Zr(OH)₄) iz njega. Hidroksid se zatim kalcinira kako bi se dobio cirkonij.
2. Priprema praha
- Drobljenje i mljevenje: Kalcinirani cirkonijum se melje kako bi se dobio fini prah. Ovaj korak je ključan za postizanje željene veličine i distribucije čestica.
- Miješanje: Cirkonijum u prahu se može mešati sa drugim materijalima da bi se postigla specifična svojstva. To može uključivati veziva, plastifikatore i druge keramičke materijale.
3. Formiranje
- Pritiskom: Prašak se može utisnuti u oblik korištenjem različitih metoda, kao što je jednoosno presovanje ili izostatičko presovanje, kako bi se formirala zelena tijela (nepečeni oblici).
- Injection Molding: Za složenije oblike može se koristiti brizganje u prahu (PIM).
- Ekstruzija: Ekstruzija se može koristiti za proizvodnju dugih oblika poput šipki i cijevi.
- Slip Casting: Kaša od cirkonijevog dioksida u prahu može se sipati u kalupe za formiranje složenih oblika.
4. Sušenje i uklanjanje veziva
- Sušenje: Formirana zelena tijela se suše kako bi se uklonila vlaga.
- Debinding: Za dijelove formirane pomoću veziva (npr. brizganje), korak odvezivanja je neophodan kako bi se uklonile organske komponente prije sinterovanja.
5. Sinterovanje
- Sinterovanje: Zelena tijela se zatim sinteruju na visokim temperaturama (obično između 1400 stepeni i 1600 stepeni) da bi se materijal zgusnuo. Ovaj korak je ključan za postizanje željenih mehaničkih svojstava.
6. Naknadna obrada
- Brušenje i poliranje: Nakon sinterovanja, dijelovi mogu zahtijevati brušenje i poliranje kako bi se postigle željene dimenzije i završna obrada površine.
- Premazi i površinski tretmani: Mogu se primijeniti različiti površinski tretmani za poboljšanje svojstava kao što su otpornost na habanje ili biokompatibilnost.
7. Kontrola kvaliteta
- Inspekcija i testiranje: Gotovi dijelovi od cirkonijuma se pregledavaju na defekte i testiraju na mehanička svojstva, fazni sastav i druge kritične parametre.
8. Pakovanje
- Pakovanje: Konačno, obrađeni proizvodi od cirkonija se pakuju u skladu sa industrijskim standardima kako bi se zaštitili tokom transporta i skladištenja.