Zirconiumdioxid (ZrO₂), auch Zirkonoxid oder Zirkonia genannt, ist ein anorganisches Metalloxid, das vorwiegend in keramischen Werkstoffen eingesetzt wird. Es ist nach Zirkon die in der Natur häufigste Verbindung des Elements Zirkonium.

Zirkonium ist ein Schwermetall das mit einem Gehalt von 0,016% in der Erdkruste vorkommt und damit häufiger ist als die Elemente Chlor und Kupfer. Auf Grund seiner hohen Härte, geringen Reaktivität und seines hohen Schmelzpunktes, ist es das älteste auf der Erde auffindbare Mineral. Zirkonium kommt nicht gediegen vor, sondern nur gebunden in Form von einigen Mineralien, wobei das Zirkon (ZrSiO₄) das häufigste Mineral ist.

Zirkon kennt man auch als Edelstein, der in der Farbe je nach Spuren von Verunreinigungen von farblos weiß bis brau, grün etc. variieren kann. Wegen ihrer hohen optischen Dichte haben Zirkon- (ebenso wie Zirkonia-) Edelsteine einen hohen Brechungsindex, wodurch sie bei entsprechender Reinheit und Größe als (preisgünstigerer) Ersatz für Diamanten in der Schmuckindustrie geeignet sind.

Keines der natürlichen Isotope des Zirkons ist radioaktiv, trotzdem ist Zirkon für wesentliche Teile der natürlichen radioaktiven Strahlung der verschiedenen Zirkon-Verbindungen verantwortlich, da es relativ häufig mit Uranoxiden und anderen radioaktiven Stoffen wie Thoriumsalzen verunreinigt ist. Diese Verunreinigungen werden auch zur geologischen Altersbestimmung genutzt.

Zirkoniumdioxid ist die wichtigste Zirkoniumverbindung und wird aufgrund ihrer Eigenschaften in einer Vielzahl von Produkten verwendet. In der Natur kommt ZrO₂ mineralisch als Modifikation im monoklinen Kristallgitter als Baddeleyit vor (es wird häufig als Verwitterungsgrus in Kies gefunden). Zirkoniumdioxid ist nichtmagnetisch, gegen Säuren und Alkalilaugen sehr beständig und besitzt eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen exogene (chemische, thermische und mechanische) Einflüsse.

Zirkoniumdioxid ist thermisch sehr stabil und schmilzt erst bei Temperaturen über 2680°C, weshalb es in Hochtemperaturkeramiken wie zum Beispiel Schmelztiegeln oder Öfen eingesetzt wird. Es weist zudem eine hohe mechanische Stabilität auf und ist auch gegen Abrieb sehr resistent. Es wird daher unter anderem zur Verbesserung der Eigenschaften (insbesondere Kratzfestigkeit) von Farben und Lacken eingesetzt, z. B. in Automobil- (Topcoats), Parkett-, Möbellacken, Lacken für elektronische Geräte, Nagellack und auch in Farben für Tintenstrahldrucker. Es findet aber auch als Schleifmittel Anwendung und wird wegen seiner weißen Farbe als Weißpigment (ähnlich Titandioxid) für Porzellan eingesetzt.

Zirkoniumdioxid kommt darüber hinaus als so genannte Hochleistungskeramik in der Medizin u. a. bei Hüftgelenksimplantaten und in der Zahnmedizin als Basis für die Anfertigung von Kronen- und Brückengerüsten, bei Wurzelstiften und metallfreien Zahnimplantaten zur Anwendung. Nach Aluminiumoxid ist es die am häufigsten verwendete Oxidkeramik.

Eine frühe Anwendung fand Zirkoniumdioxid als Material für den Glühkörper (Nernststift) der Nernstlampe, einer von Walther Nernst 1897 erfundenen Bauart der elektrischen Glühlampe, auch hier wurde die elektrolytische Leitfähigkeit ausgenutzt.


Literatur

1. http://www.chemie.de/lexikon
2. http://de.wikipedia.org/wiki/
3. BGIA GESTIS Stoffdatenbank ( http://biade.itrust.de )
4. Hans Breuer: dtv-Atlas Chemie, Band 1. 9. Auflage, dtv-Verlag, 2000

NanoCare Datenblatter zum Download

Datenblatt Zirkoniumdioxid1.pdf
Datenblatt Zirkoniumdioxid2.pdf
Datenblatt Zirkoniumdioxid3.pdf