Retour à l'accueil Zirconlab

Origine

Decouverte

L’origine du mot Zircone remonte à la nuit des temps. La pierre précieuse ayant la composition du sable de zircone, est appelée zircone par les minéralogues. Ce nom vient du perse ZAR GUN et veut dire à peu près COULEUR D’OR.

Au Sri Lanka, on trouvait également ces pierres précieuses que l’on a longtemps prises pour des diamants. Comme le gisement principal se trouvait à Matara, une des ville de Ceylan, on les appela diamants de Matara.

Au Sri Lanka, en 1892, Joseph Baddeley découvrit le premier gisement de ce minerai rare à l’état naturel, et par la même occasion lui donna son nom. C’est ainsi que ce minerai se nomme la Baddeleyit.

Les principaux gisements se trouvent en Afrique du sud, mais les quantités extraites sont bien trop faibles pour répondre à la demande mondiale.

C’est la raison pour laquelle on utilise d’autres sources.

Exploitation

Le dioxyde de zirconium est obtenu à partir des minéraux naturels de zircon principaux.
Le zirconium se présente sous forme de silicate de ZrSiO4 (sable d’Alvit ) ou d’oxyde (baddeleyit ou brasilit)

Pour répondre à la demande industrielle, on utilise du sable zirconifère Australien, constitué de 67% de silicate de zirconium.

Ce sable est purifié par différentes décompositions chimiques et thermiques jusqu’à l’obtention de 93,6 % d’oxyde de zirconium (ZrO2)

Une transformation chimique est nécessaire pour obtenir une céramique à partir de l’élément zirconium. Par définition les céramiques sont des matériaux “ brûlés” . Ce brûlage conduit à une oxydation. À partir du zirconium absorbant l’oxygène,( O2) se forme le dioxyde de zirconium.( ZrO2)

Par un processus de dissolution / précipitation, on obtient un sel de chlorure auquel on additionne 5,15% d’un sel de l’yttrium.

Stabilisation

L’oxyde d’yttrium est utilisé à cette étape car il offre les meilleurs résultats quant à la stabilité de la zircone pour des applications mécaniques.

En effet il faut savoir que jusqu’à 1170° le matériau est stable. Sa structure cristalline est composée de tétraèdres à côtés parallélépipédiques. C’est la phase monoclinique.

Avec l’augmentation de la température, la zircone s’organise en structure métastable (de 1170° à 2370°) Avec des cristaux tétragonaux à angles droits. C’est la phase quadratique ou tétragonale.

À partir de 2370° apparaissent les cristaux cubiques. C’est la phase cubique qui se maintient jusqu’au point de fusion à 2690°.

Les propriétés mécaniques de la zircone dépendent de la phase sous laquelle elle se présente.

Assez modestes pour les phases monoclinique et cubique ; elles deviennent très importantes pour la phase quadratique.

Par l’addition de faibles quantités (3 % à 5% ) d’oxydes tels que MgO, CaO, ou Y2O3, on peut partiellement stabiliser la phase quadratique métastable jusqu’à la température ambiante.

On parle de zircone partiellement stabilisée. La zircone partiellement stabilisée présente une propriété physique particulièrement intéressante, appelée « renforcement par micro fissuration » qui est liée à la différence de volume entre la phase monoclinique plus volumineuse de 3 à 5% que la phase quadratique. Lors d’un apport d’énergie ; à la pointe d’une fissuration par exemple, la phase quadratique se transforme instantanément en phase monoclinique stable et plus volumineuse. L’énergie de propagation de la fissure est absorbée et la fissuration est arrêtée « coincée » par l’augmentation du volume de la zircone monoclinique (1- 2- 3- 4– ) Ce procédé de renforcement par micro, fissuration donne à la zircone une ténacité de 15 mpa-m1-2 contre environ 1 pour une vitro céramique.

Après avoir procédé à une hydrolyse puis à un séchage et enfin à une calcination, la poudre ainsi obtenue sera désaglomérée et broyée. La taille des grains devra impérativement rester aux environs de 0,6 microns après frittage. La stabilisation en phase quadratique , par l’yttrium étant délicate avec des grains de dimensions supérieures.

Préfritage

La poudre ainsi obtenue est mise en forme avant frittage. À ce stade, il est indispensable d’y incorporer des éléments minéraux et organiques avant le pressage isostatique. La poudre est mise en forme dans des moules polymères déformables auxquels on applique une pression isostatique sur toute leur surface. Cette pression pouvant atteindre 3000 bars permet d’éliminer tout espace entre les grains et densifient au maximum le matériau cru.

Un frittage vers 1000° lui confère une dureté suffisante permettant un usinage aisé puisque la consistance ainsi obtenue est proche de celle de la craie ou du plâtre.

Utilisation

Zirconlab réalise ses pièces en zircone tzp avec le pantographe de Mr Enrico Steger.
Le frittage s’effectue à 1500° pendant 12 heures dans un four spécial à milieu atmosphérique.

Les pièces réalisées ainsi sont de grande qualité et d’excellente précision

Bibliographie

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2. Marx R. Moderne keramische Werkstoffe für ästhetische RestaurationenVerstärkung
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3. Yanagida H Koumoto K Miyayama M the chemistry of ceramics.
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4. Lelièvre F . Les matériaux céramique . tech. Dent. 2003 ; 200 : 50-53

5. J. BUIJS : Zircone : un matériau méconnu
Stratégie Prothétique 2003, Vol.3, N°1

6. A. LEBRAS : Quelle zircone pour quelle prothèse Dentaire ?
Stratégie Prothétique 2003, Vol.3, N°5

7. Y. MAHIAT : La Zircone : cette méconnue
Stratégie Prothétique 2006, Vol.6, N°1

Partenaire ZIRKONZAHN

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22 August 2006 Retour en haut de page 

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