La zircone est utilisée dans de nombreux secteurs et marchés, notamment les piles à combustible solides, le traitement des gaz d'échappement automobiles, les matériaux dentaires, les outils de coupe en céramique et les inserts de fibres optiques en céramique de zircone. Le développement des céramiques de zircone a profondément modifié leurs domaines d'application. Alors qu'elles étaient auparavant principalement utilisées comme matériaux réfractaires, elles sont désormais employées dans la fabrication de céramiques structurales, de biocéramiques et de céramiques fonctionnelles pour l'électronique, et trouvent une place croissante dans des secteurs de pointe 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 ainsi qu'une excellente résistance aux chocs thermiques. Il peut donc être utilisé comme revêtement céramique résistant à la chaleur et dans la fabrication de produits réfractaires haute température. Il peut également être ajouté à d'autres matériaux réfractaires pour en améliorer les propriétés réfractaires. Parmi les matériaux réfractaires à base de zircone, on trouve notamment les becs de calibrage, les creusets, les fibres, les briques de corindon et les billes creuses, utilisés dans les industries métallurgiques et des silicates.
2. Céramiques structurales
La céramique de zircone possède d'excellentes propriétés mécaniques et est largement utilisée comme matériau de construction. Les paliers en céramique de zircone présentent une durée de vie supérieure aux paliers lisses et à roulement traditionnels, ainsi qu'une meilleure résistance à l'usure et à la corrosion. La céramique de zircone peut être utilisée pour fabriquer des chemises de cylindre, des 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 l'usure et améliorant la résistance à la corrosion, ce qui prolonge considérablement la durée de vie. La céramique de zircone permet également de fabriquer des couteaux en céramique, plus tranchants et esthétiques que les couteaux en acier traditionnels.
3. Céramiques fonctionnelles
L'oxyde de zirconium est électriquement conducteur à haute température, notamment après l'ajout de stabilisants. De plus, les matériaux piézoélectriques composés principalement de zircone sont largement utilisés. Les capteurs d'oxygène en zircone sont très sensibles et sont employés en grand nombre pour mesurer la teneur en oxygène de l'acier en fusion, le rapport air/carburant dans les moteurs et la teneur en oxygène des gaz d'échappement industriels. Les matériaux céramiques en zircone peuvent également servir à la fabrication de capteurs de température, de son, 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 concernent les matériaux de restauration dentaire et les instruments chirurgicaux ; dans des pays comme le Japon et les États-Unis, les matériaux en zircone sont utilisés pour produire des dents en porcelaine présentant une bonne transparence, biocompatibilité et qualité ; et certains chercheurs sont déjà parvenus à utiliser des matériaux en zircone pour fabriquer des os artificiels à des fins médicales.