Mikrokulki z ceramiki cyrkonowej jako śruty w obróbce strumieniowo-ściernej

Mikrokulki ceramiczne to jedno z najmłodszych ścierniw stosowanych w obróbce strumieniowo-ściernej. Wprowadzenie ich było efektem poszukiwań medium mineralnego trwalszego i gęstszego od mikrokulek szklanych, a także niemającego wad śruty metalowej, które mogą być nośnikiem korozji dla powierzchni obrabianej. Spośród wielu materiałów ceramicznych oczekiwania te najlepiej spełniła więc ceramika cyrkonowa.

Technologię wytwarzania mikrokulek ceramicznych zdeterminował sposób pozyskiwania tlenku cyrkonu. Źródłem tlenku cyrkonu na świecie są australijskie złoża krzemianu cyrkonu (minerał ZrSiO₄), a także brazylijskie i południowoafrykańskie złoża baddeleitu (jednoskośny ZrO₂ z dodatkiem izostrukturalnego z nim HfO₂). Krzemian cyrkonu zawarty jest w piasku cyrkonowym i jest związkiem tlenku cyrkonu i krzemionki, w którym zawartość ZrO₂ wynosi 65,9% wagowych, zaś SiO₂ – 32%. Towarzyszą mu najczęściej minerały ilmenitu i rutylu. Zbiera się je z nadbrzeży morskich przy pomocy specjalnych pogłębiarek, po czym poddaje procesowi oczyszczania przy użyciu separatorów pracujących na zasadzie różnicy gęstości składników. W kolejnym etapie oczyszczania ilmenit i rutyl oddzielane są od podstawowego składnika przy pomocy separatorów magnetycznych i elektrostatycznych [2].

Baddeleit jest samodzielnym minerałem zawierającym dużą ilość ZrO₂ (97,8-98,9%), który krystalizuje w układzie jednoskośnym. Minerał ten można w zasadzie traktować jako technicznie czysty tlenek cyrkonu o temperaturze topnienia 2700°C. Tlenek cyrkonu jest materiałem polimorficznym. Jego polimorfizm wyraża się w występowaniu trzech postaci alotropowych: jednoskośnej, tetragonalnej i regularnej. W temperaturze pokojowej tlenek cyrkonu występuje w postaci jednoskośnej, ogrzewany do temperatury powyżej 1170°C...