Sul mercato, abbiamo maggiore familiarità con materiali ceramici speciali: carburo di silicio, allumina, zirconia, nitruro di silicio. Analizzando la domanda di mercato complessiva, è necessario valutare i vantaggi di queste diverse tipologie di materiali.
Il carburo di silicio presenta i vantaggi di un prezzo relativamente basso, una buona resistenza all'erosione e un'elevata resistenza meccanica; il suo principale svantaggio è la facilità di ossidazione e la difficoltà di sinterizzazione. L'allumina è la più economica e il processo di preparazione delle materie prime in polvere è molto consolidato, mentre la zirconia e il nitruro di silicio presentano evidenti svantaggi sotto questo aspetto, che rappresenta anche uno dei colli di bottiglia che limitano lo sviluppo di questi ultimi due. Il nitruro di silicio, in particolare, è il più costoso.
In termini di prestazioni, sebbene la resistenza, la tenacità e altre proprietà meccaniche del nitruro di silicio e della zirconia siano di gran lunga superiori a quelle dell'allumina, il rapporto costo-prestazioni potrebbe sembrare adeguato, ma in realtà ci sono molti problemi. Innanzitutto, la zirconia ha un'elevata tenacità, dovuta alla presenza di uno stabilizzante, ma questa elevata tenacità è sensibile al tempo e non può essere utilizzata ad alte temperature; la sensibilità al tempo a temperatura ambiente limita seriamente lo sviluppo di ossidazione anomala, rendendola di fatto la meno performante tra le tre sul mercato. Il nitruro di silicio, anch'esso un materiale ceramico molto diffuso negli ultimi vent'anni, presenta buone prestazioni complessive in termini di resistenza all'usura, resistenza agli shock termici e altro, ma ha una temperatura di utilizzo inferiore rispetto alle altre due. Inoltre, il processo di preparazione del nitruro di silicio è più complesso di quello dell'allumina e, sebbene l'applicazione della fase di nitruro di silicio sia molto più ampia rispetto a quella della zirconia, nel complesso non raggiunge ancora i livelli dell'allumina.
Grazie al basso costo, alle prestazioni stabili e alla diversificazione dei prodotti, le ceramiche di allumina sono state utilizzate fin dai primi tempi e continuano ad essere impiegate ancora oggi per la produzione di ceramiche speciali.
Data di pubblicazione: 22 gennaio 2022