La zircone est utilisée dans une large gamme d'applications et de marchés, notamment dans les piles à combustible solides, le traitement des gaz d'échappement automobiles, les matériaux dentaires, les outils de coupe en céramique et les inserts pour fibres optiques en céramique de zircone. Le développement des céramiques de zircone a profondément transformé leurs domaines d'application. Autrefois principalement utilisées dans les matériaux réfractaires, elles sont aujourd'hui utilisées dans les céramiques structurales, les biocéramiques et les céramiques fonctionnelles électroniques, et sont de plus en plus utilisées dans des secteurs de haute technologie tels que l'aérospatiale, l'aviation et le nucléaire.
1. Matériaux réfractaires
L'oxyde de zirconium est chimiquement stable et présente une bonne stabilité thermique et une bonne résistance aux chocs thermiques. Il peut donc être utilisé comme revêtement céramique résistant à la chaleur et comme réfractaire haute température. Il peut également être ajouté à d'autres matériaux réfractaires pour améliorer leur réfractarité. Parmi les matériaux réfractaires à base de zircone, on trouve : les becs de calibrage, les creusets, les fibres réfractaires, les briques de corindon et les billes creuses en zircone, utilisés dans les industries métallurgiques et silicatées.
2. Céramiques structurelles
La céramique de zircone présente de bonnes propriétés mécaniques et est largement utilisée comme matériau de structure technique. Les paliers en céramique de zircone offrent une durée de vie plus longue que les paliers lisses et à roulement traditionnels, ainsi qu'une meilleure résistance à l'usure et à la corrosion. Elle peut être utilisée pour la fabrication de chemises de cylindre, de segments de piston et d'autres pièces de moteur, améliorant ainsi le rendement thermique tout en réduisant la masse. Les soupapes en céramique de zircone peuvent remplacer efficacement les soupapes traditionnelles en alliage métallique, notamment dans les environnements de travail difficiles, réduisant ainsi efficacement l'usure et améliorant la résistance à la corrosion, prolongeant ainsi considérablement leur durée de vie. La céramique de zircone permet de fabriquer des couteaux en céramique, plus tranchants que les couteaux en acier traditionnels et esthétiques.
3. Céramiques fonctionnelles
L'oxyde de zirconium est conducteur d'électricité à haute température, notamment après ajout de stabilisants. De plus, les matériaux piézoélectriques formés à partir des principaux composants de la zircone sont largement utilisés. Les capteurs d'oxygène en zircone sont très sensibles et ont été largement utilisés pour détecter la teneur en oxygène de l'acier en fusion, le rapport oxygène/gaz dans les moteurs et la teneur en oxygène des gaz d'échappement industriels. Les céramiques à base de zircone peuvent également être utilisées pour fabriquer des capteurs de température, de bruit, de pression et d'accélération, ainsi que d'autres systèmes de détection automatisés intelligents.
4. Biomatériaux médicaux
Les applications les plus courantes des matériaux céramiques en zircone dans le domaine biomédical sont les matériaux de restauration dentaire et les outils chirurgicaux ; dans des pays comme le Japon et les États-Unis, les matériaux en zircone sont utilisés pour produire des dents en porcelaine avec une bonne transparence, biocompatibilité et qualité ; et certains chercheurs ont déjà réussi à utiliser des matériaux en zircone pour fabriquer des os artificiels à des fins médicales.