La zirconia se utiliza en una amplia gama de aplicaciones y mercados, incluyendo pilas de combustible sólidas, tratamiento de gases de escape de automóviles, materiales dentales, herramientas de corte cerámicas e insertos de fibra óptica de cerámica de zirconia. El desarrollo de la cerámica de zirconia ha supuesto un cambio significativo en sus áreas de aplicación. Si bien en el pasado se utilizaba principalmente en materiales refractarios, ahora se ha transformado en cerámica estructural, biocerámica y cerámica funcional electrónica, y su uso se está extendiendo a campos de alta tecnología como la industria aeroespacial, la aviación y la industria nuclear.
1. Materiales refractarios
El óxido de circonio es químicamente estable y posee buena estabilidad térmica y resistencia al choque térmico, por lo que puede utilizarse como recubrimiento cerámico resistente al calor y en productos refractarios de alta temperatura. También puede añadirse a otros materiales refractarios para mejorar su refractariedad. Entre los materiales refractarios fabricados con circonia se incluyen: boquillas de calibración de circonia, crisoles de circonia, fibras refractarias de circonia, ladrillos de corindón de circonia y refractarios de esfera hueca de circonia, que se utilizan en las industrias metalúrgica y de silicatos.
2. Cerámica estructural
La cerámica de circonia posee excelentes propiedades mecánicas y se utiliza ampliamente como material estructural en ingeniería. Los cojinetes de cerámica de circonia ofrecen mayor estabilidad y durabilidad que los cojinetes deslizantes y de rodadura tradicionales, además de ser más resistentes al desgaste y a la corrosión. La cerámica de circonia se puede emplear para fabricar camisas de cilindros de motor, anillos de pistón y otras piezas, lo que mejora la eficiencia térmica y reduce la masa. Las válvulas de cerámica de circonia pueden reemplazar eficazmente a las válvulas tradicionales de aleación metálica, especialmente en entornos de trabajo exigentes, reduciendo el desgaste y mejorando la resistencia a la corrosión, lo que prolonga considerablemente su vida útil. La cerámica de circonia también se puede utilizar para fabricar cuchillos de cerámica, que son más afilados que los cuchillos de acero tradicionales y tienen una apariencia atractiva.
3. Cerámica funcional
El óxido de circonio es conductor eléctrico a altas temperaturas, especialmente tras la adición de estabilizadores. Además, los materiales piezoeléctricos formados a partir de los componentes principales de la zirconia se han utilizado ampliamente. Los sensores de oxígeno fabricados con zirconia son altamente sensibles y se han empleado en gran número para detectar el contenido de oxígeno en acero fundido, la proporción de oxígeno y gas en motores y el contenido de oxígeno en gases de escape industriales. Los materiales cerámicos de zirconia también pueden utilizarse para fabricar sensores de temperatura, sonido, presión y aceleración, así como otros sistemas de detección automatizados inteligentes.
4. Biomateriales médicos
Las aplicaciones más comunes de los materiales cerámicos de circonio en el campo biomédico son como materiales de restauración dental e instrumental quirúrgico; en países como Japón y Estados Unidos, los materiales de circonio se utilizan para producir dientes de porcelana con buena transparencia, biocompatibilidad y calidad; y algunos investigadores ya han logrado utilizar materiales de circonio para fabricar huesos artificiales con fines médicos.