Zirconia (Zirconium Dioxide)
1. 개요
지르코늄과 산소의 화합물. 이산화 지르코늄이라고도 한다. 화학식은 ZrO2.2. 상세
상온에서는 흰색 결정으로 나타나며, 결정은 실온에서는 단사정(monoclinic) 구조를 가지나 온도를 높이면 정방정(tetragonal) 구조를 거쳐 입방(cubic) 구조로 변환된다. 녹는점은 섭씨 2715도.높은 열 확장성, 우수한 열 절연성/낮은 열전도성, 균열 전파나 높은 파열 인성에 대한 매우 높은 저항성, 내마모성, 산소 이온을 전도할 수 있는 능력이 있다.
녹는점이 높기 때문에 내열성 세라믹스의 재료로 주로 쓰이며 증기, 가스 터바인의 내열성 코팅이 가장 대표적인 쓰임새이다. 또한 잘 부식되지 않는다는 장점이 있어 주방용픔으로도 잘 쓰인다. 도자기는 물론이고 금속색이 아닌 흰색의 가위나 식칼, 내열 냄비도 세라믹스이다.
여기에 희토류 원소의 산화물인 산화 이트륨(Y2O3), 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO) 등을 첨가해서 소결하면 상온에서 안정된 정방정 구조의 결정으로 변화한다. 투명한 입방 구조 지르코니아는 굴절률이 다이아몬드와 비슷할 정도로 비슷한 광채를 지녔기에 모조품으로도 이용된다(일명 큐빅). 투명한 형형색색의 지르코니아는 소결법이 아닌 skull melting 방법으로 만드는데, 지르코니아 가루에 미량의 희토류 산화물을 불순물로 첨가한 후 잘 섞은 다음에 고주파로 중심을 가열해서 녹인 다음에 천천히 식히는 방법이다.
치과에서도 불투명한 흰색 지르코니아를 사용하여 크라운을 제작한다. 세공이 어렵기에 가격은 금니 이상으로 비싸기도 하다.[1] 내마모성이 좋고, 치아색이라 심미성이 빼어난 장점이 있다. 크라운(시술) 문서 참조.
공업용으로 생산될 때는 일반적으로 광물 지르콘을 탄소, 철, 석회와 함께 녹여 실리카를 실리콘으로 환원시켜 철에 달라붙게 만들어 분리한 후 석회와 산화 마그네슘(MgO)을 넣고는 다시 가열해서 얻는다. 천연 광물인 바델라이트로 산출되기도 하나 희귀하다.
[1] 골드 크라운이 A 타입일 경우 한정. 다만 이조차도 금 시세가 높을 때라면 지르코니아보다 비쌀 때도 있다.