Zirkonoxid findet in einer Vielzahl von Anwendungen und Märkten Verwendung, darunter Festbrennstoffzellen, Abgasreinigungssysteme für Kraftfahrzeuge, Dentalmaterialien, keramische Schneidwerkzeuge und Zirkonoxid-Keramik-Einsätze für Glasfaseroptiken. Mit der Weiterentwicklung von Zirkonoxidkeramik hat sich deren Anwendungsbereich grundlegend verändert. Wurde sie früher hauptsächlich für feuerfeste Werkstoffe eingesetzt, findet sie heute Anwendung in Strukturkeramik, Biokeramik und elektronischer Funktionskeramik und wird zunehmend in Hightech-Branchen wie der Luft- und Raumfahrt sowie der Nuklearindustrie eingesetzt.
1. Feuerfeste Materialien
Zirkoniumdioxid ist chemisch stabil und weist eine gute thermische Stabilität sowie Temperaturwechselbeständigkeit auf. Daher eignet es sich als hitzebeständige Keramikbeschichtung und für Hochtemperatur-Feuerfestmaterialien. Es kann auch anderen Feuerfestmaterialien beigemischt werden, um deren Feuerfestigkeit zu verbessern. Zu den aus Zirkoniumdioxid hergestellten Feuerfestmaterialien gehören Zirkoniumdioxid-Kalibrierrohre, Zirkoniumdioxid-Tiegel, Zirkoniumdioxid-Feuerfestfasern, Zirkoniumdioxid-Korundsteine und Zirkoniumdioxid-Hohlkugel-Feuerfestmaterialien, die in der Metallurgie und der Silikatindustrie Anwendung finden.
2. Strukturkeramik
Zirkonoxidkeramik besitzt gute mechanische Eigenschaften und findet breite Anwendung als Konstruktionswerkstoff. Zirkonoxidkeramiklager weisen eine höhere Lebensdauer als herkömmliche Gleit- und Wälzlager auf und sind verschleiß- und korrosionsbeständiger. Sie eignen sich zur Herstellung von Zylinderlaufbuchsen, Kolbenringen und anderen Motorteilen, wodurch die thermische Effizienz verbessert und gleichzeitig die Masse reduziert wird. Zirkonoxidkeramikventile können herkömmliche Ventile aus Metalllegierungen effektiv ersetzen, insbesondere in anspruchsvollen Umgebungen. Sie reduzieren den Verschleiß, verbessern die Korrosionsbeständigkeit und verlängern so die Lebensdauer erheblich. Darüber hinaus werden aus Zirkonoxidkeramik Keramikmesser hergestellt, die schärfer als herkömmliche Stahlmesser sind und ein ansprechendes Aussehen besitzen.
3. Funktionale Keramik
Zirkoniumdioxid ist bei hohen Temperaturen elektrisch leitfähig, insbesondere nach Zugabe von Stabilisatoren. Darüber hinaus finden piezoelektrische Materialien aus Zirkonoxid breite Anwendung. Sauerstoffsensoren aus Zirkonoxid sind hochempfindlich und werden häufig zur Messung des Sauerstoffgehalts in flüssigem Stahl, des Sauerstoff-Gas-Verhältnisses in Motoren und des Sauerstoffgehalts in Industrieabgasen eingesetzt. Zirkonoxid-Keramikwerkstoffe eignen sich außerdem zur Herstellung von Temperatur-, Schall-, Druck- und Beschleunigungssensoren sowie anderen intelligenten, automatisierten Detektionssystemen.
4. Medizinische Biomaterialien
Die häufigsten Anwendungen von Zirkonoxid-Keramikwerkstoffen im biomedizinischen Bereich sind als zahnärztliche Füllungsmaterialien und chirurgische Instrumente; in Ländern wie Japan und den USA werden Zirkonoxidwerkstoffe zur Herstellung von Porzellanzähnen mit guter Transparenz, Biokompatibilität und Qualität verwendet; und einigen Forschern ist es bereits gelungen, mit Zirkonoxidwerkstoffen künstliche Knochen für medizinische Zwecke herzustellen.