Zirkoniazko hareazko produktu berritzaileen ikerketa eta aplikazioa
Industria-materialei dagokienez, gaia aspergarria irudituko zaie laiko askori, baina egia esan baditu hainbat konplexutasun. Hartuzirkonioa, adibidez. Iraganean, jendeak zeramikazko labana eta hortz-protesiak bezalako gauzetarako bakarrik erabiltzea pentsatuko zuen, zerbait gogorra eta distiratsua. Baina materialen ikerketan eta garapenean eta industria-aplikazioetan parte hartzen dugunontzat, altxor bat da. Azken urteotan sortu diren zirkoniozko hareazko produktu berritzaileek, bereziki, arazo garrantzitsuak konpondu dituzte eta aplikazio-aukera liluragarriak eskaintzen dituzte.
Duela bi urte industria-erakusketa batera joan nintzela gogoratzen dut, eta hamarkadetan zehar errefraktario materialetan lan egin zuen ingeniari beterano batekin berriketan aritu nintzela. Izterrean zaplazteko bat eman eta esan zidan: "Hara, anaia, ez duzu ulertzen! Urtze-industriak eskakizun izugarri handiak ezartzen dizkie orain materialei! Tenperaturak gero eta altuagoak dira, eta ingurumena gero eta gogorragoa da. Material tradizionalek ezin diote eutsi. Adibidez, zirkonioa. Denek dakite bikaina dela: tenperatura altuekiko erresistentea eta kimikoki egonkorra. Baina prozesu tradizionalen bidez ekoitzitako zirkonio harea purutasun faltagatik, partikulen uniformetasun eskasagatik edo ezegonkortasunagatik da. Gainera, oso garestia da, eta horrek erabiltzea astun bihurtzen du. Askotan, 'borondatea hor dago, gaitasuna ez' bezalakoa da".
Iltzea buruan jo zuen. Hain zuzen ere, horixe da gure zirkoniozko hareazko ikerketa eta garapen berritzailearen jatorrizko asmoa; ez al da erronka zahar hauek gainditzea?
Beraz, non dago zehazki berrikuntza? Azalduko dizuet.
Lehenik eta behin, “muina” aldatu behar da. Aurreko zirkonioak arazo bat zuen: bere kristal-egitura ezegonkorra zen. Tenperatura gorabehera egiten zuenean, barnean “borrokatu” zezakeen, mikropitzadurak sortuz. Denborarekin, errendimendua okerrera egin zuen. Gure ikuspegi berriak formulazioan eta prozesamenduan aldaketa handiak dakartza. Itrioa bezalako egonkortzaile aurreratuagoak sartuz, tenperatura ultra-altuko sinterizazioarekin eta birrintzeko eta sailkatzeko teknika sofistikatuagoekin konbinatuz, produktu bikain hau lortu dugu: “partzialki egonkortutako zirkonioa”. Beste era batera esanda, zirkonio partikulen barruan “altzairuzko eskeleto” bat eraikitzea bezala da, behar denean gogorrak eta behar denean harikorrak direla ziurtatuz, iraganeko material hauskor eta erraz kaltetzen zen materialaren aldean. Gainera, purutasuna etengabe handitzen ari da, ezpurutasun mailak oso maila baxuetan mantenduz.
Bigarrenik, itxurari eta formari ere erreparatu behar zaio. Zirkoniozko harea berritzaileek itxurari ematen diote garrantzi berezia, ez bakarrik edertasun lehiaketetarako, baita partikulen morfologiari eta tamaina banaketari dagokionez ere. Lehenago angeluarrak, tamaina irregularrekoak eta "lodiak" ziren partikulak hondamendia ziren aplikazio zehatzetarako. Orain, aire-zorrotada bidezko fresaketa eta sailkapen zentrifugoa bezalako prozesu sofistikatuen bidez, ia esferikoak diren zirkoniozko mikrohautsak ekoiz ditzakegu, partikula tamaina oso uniformeekin. Eskukada bat hartu eta irin finaren sentsazioa izango duzu, baina gogortasuna izugarri altua du. Uniformetasun horrek abantaila izugarriak eskaintzen ditu: estaldura edo urratzaile gisa erabiltzen den ala ez, emaitzak egonkorrak eta uniformeak dira, aplikazio irregularrik gabe.
Handi hitz egitea alferrikakoa da; garapena praktikoki erabili behar da. Berrikuntza hauekzirkoniozko hareakgaur egun oso eskatuak dira goi-mailako hainbat arlotan.
Lehenik eta behin, zehaztasun handiko galdaketa funtsezkoa da, batez ere horma meheko eta superaleazio konplexuko piezetarako, hala nola hegazkinen motorraren palak eta gas turbinen palak. Galdaketa tenperaturak 1.000 gradu Celsius baino gehiagora iristen dira, eta horrek eskakizun oso handiak ezartzen dizkio moldearen oskolaren materialari. Zirkoniozko harea berri honekin egindako gainazaleko geruzek egonkortasun bikaina eta hedapen termiko koefiziente egokia eskaintzen dituzte. Horrek nabarmen hobetzen du galdaketaren gainazaleko akabera, harea jasotzea eta bizarrak bezalako akatsak ia ikusezin bihurtuz, ondorengo akaberaren kostua nabarmen murriztuz. Artisau esperientziadunek diote: "Harea berri hau erabiliz, lana benetan harrigarria da!".
Beste aplikazio bat goi-mailakoa daehotzea eta leuntzeaGure telefono mugikorren beirak, kameraren lenteak eta hainbat erdieroale-obleek gainazal izugarri leunak behar dituzte; marradura txikienak ere txatarra eragingo du. Zirkonio oxidozko mikrohauts berria, gogortasun handikoa, partikula-tamaina uniformea eta propietate kimiko eta mekaniko bikainak dituena, leuntzeko fluido oso eraginkorra da. Kentzeko tasa zehatz-mehatz kontrolatzen da, eta marraduraren aurkako erresistentzia minimoa da, nanoeskalan edo maila atomikoan gainazal benetan leuna lortuz. Laburbilduz, zure telefonoaren pantaila oso leuna sentitzen da horri esker.
Badaude estaldura termikoak ere. Nola jasan ditzakete aeroespazioko motorrek eta gas turbinek tenperatura gogor horiek? Osagai nagusiak "isolamendu termikoko jaka" batekin ihinztatzen dira. Jaka honetan erabiltzen diren material nagusietako bat zirkonio oxidoan oinarritutako zeramika da. Zirkonio oxidozko harea berritzailea, tenperatura altuetan erresistentzia bikaina eta fase-egonkortasuna dituena, goi-mailako estaldura-hauts hauek prestatzeko lehengai nagusia da, eta horiek zuzenean lotuta daude motorraren eraginkortasunarekin eta iraupenarekin.
Horrez gain, ingurune gogorretarako zeramikan, errefraktario aurreratuetan eta baita biomaterial medikoetan ere aurki daiteke. Bere aplikazioak zabaltzen ari dira.
Etorkizunean, uste dut zirkonia harea berritzailearen bidea are zabalagoa izango dela. Fotovoltaikoa, erdieroale txipak eta aeroespaziala bezalako industrietan aurrerapen azkarrak gertatzen ari direnez, materialen errendimendu eskakizunak gero eta zorrotzagoak izango dira. Zalantzarik gabe, propietate puruagoak, finagoak eta uniformeagoak eta errendimendu kontrolagarriagoa duten zirkonia harea produktuak garatuko dira. Agian, egunen batean, oraintxe imajinatu ere ezin ditugun arloetan distira egingo du.
Beraz, ez gutxietsi harea ale txiki hauek. Jakinduria izugarria dute eta industria handiak bultzatu ditzakete. Berrikuntzaren balioa material baten potentzial osoa askatzean datza, gure garaiko eskaera zorrotzak asetzeko.