Zirkon

Zirkon

Zirconium (auch Zirkonium), ist ein chemisches Element (Symbol Zr). Zirconium ist ein ungiftiges Schwermetall in der Titangruppe des Periodensystems.

Zirkon (auch Zirconiumsilicat), ZrSiO4, ist ein in vielen Farben natürlich vorkommendes Mineral, das als Schmuckstein, farblos manchmal als Ersatz für Diamant Verwendung findet. Chemisch handelt es sich um eine Mischung wechselnder Anteile von Siliziumdioxid (SiO2) und Zirconiumdioxid (ZrO2) meist mit Hafnium. Zirkonsand dient als Ausgangsstoff zur Herstellung von Zirconiumdioxid.

Zirkonia (ZrO2) ist ein aus Zirconiumdioxid synthetisch hergestellter transparenter Schmuckstein als Diamantimitation. Genauer handelt es sich um KSZ, bei sehr hohen Temperaturen (über 2370°C) durch Zugabe anderer Metalloxide kubisch stabilisiertes Zirconiumdioxid. Bei Stabilisierung mit Yttriumoxid spricht man von YSZ, mit Calciumoxid von CSZ.

Zirconiumdioxid (ZrO2), auch Zirconium(IV)-oxid, Zirkonoxid, früher auch Zirkonsäure oder Zirkonerde) ist eine Hochleistungs-Oxidkeramik. Das natürlich vorkommende Mineral in monokliner (bei Zimmertemperatur bis 1173°C kristallisierender) Form (Modifikation) heißt Baddeleyit.


Brücken, Krone aus Zirkoniumdioxid-Vollkeramik auf Modell


Durch Zusammenpressen von hochreinem Zirconiumdioxidpulver und Bindemittel ohne Wärmebehandlung erhält man einen Pressling, der als Grünling oder Grünkörper bezeichnet wird. Es muss mit einer späteren Schrumpfung von 25% gerechnet werden. Erfolgt nun ein Vorsintern bei etwa 1000°C, bei der die Bindemittel entfernt werden, findet dabei eine Schrumpfung von etwa 5% statt. So entsteht der Weißling. In diesem teilgesinterten Zustand lässt sich das Zirconiumdioxid mit vielen gängigen Dental-CAD-CAM-Frässystemen verarbeiten. Dabei muss durch entsprechend vergrößerte Anfertigung eine anschließende Schrumpfung beim (Nach-)Sinterbrand von 20% einkalkuliert werden.

Alternativ kann das Zirconiumdioxid auch zunächst dichtgesintert und anschließend gehippt, also heiß isostatisch gepresst (nachverdichtet) werden. Das entstehende Material schrumpft nicht mehr, es kann also dimensionstreu (1:1) gearbeitet werden, allerdings ist das Material extrem hart, der Werkzeugverschleiß außerordentlich hoch.

CeSZ mit Ceroxid teil- oder vollstabilisiertes Zirconiumdioxid.

CSZ mit Calcium stabilisiertes Zirconiumdioxid, Form von Zirkonia.

KSZ kubisch stabilisiertes Zirconiumdioxid (über 2370°C)

TSZ tetragonal stabilisiertes Zirconiumdioxid (Temperaturbereich 1173°C bis 2370°C)

YSZ mit Yttriumoxid teil- oder vollstabilisiertes Zirconiumdioxid.