가이드 / 소재
알루미나냐 지르코니아냐, 데이터시트가 아니라 파손 양상으로 고르십시오
2026년 4월 13일
기술 세라믹 부품의 대부분은 두 소재로 해결되며, 둘 중 무엇을 고를지는 보통 한 문장으로 결정됩니다. 부품이 하중을 받아 균열로 깨질 것인가, 아니면 열, 화학 조건, 전기적 스트레스로 고장 날 것인가?
앞의 경우는 지르코니아가 맡습니다. 뒤의 경우는 알루미나가 맡으며, 비용도 더 적게 듭니다.
간단 비교
| 알루미나 99.5% | 지르코니아 3Y-TZP | |
|---|---|---|
| 굽힘 강도 | 300~400 MPa | 900~1200 MPa |
| 파괴 인성 | 약 4 MPa m^0.5 | 약 9~12 MPa m^0.5 |
| 경도 | 더 높음 | 약간 낮음 |
| 강성 | 더 높음, 약 370 GPa | 더 낮음, 약 210 GPa |
| 열전도율 | 약 30 W/mK | 약 2~3 W/mK |
| 최고 사용 온도 | 1500°C 이상 | 일반적으로 800~1000°C |
| 열팽창 | 약 8 ppm/K | 약 10 ppm/K |
| 상대 비용 | 기준 | 더 높음 |
이 값은 일반 등급에 대해 공개된 대표 범위이며 보증값이 아닙니다. 업체가 견적 기준으로 삼는 것은 해당 로트에 대한 블랭크 공급사의 데이터시트입니다.
부품이 깨질 수 있다면 지르코니아
지르코니아의 인성은 상변태 메커니즘에서 나옵니다. 준안정 정방정 상태에 있던 결정립이 균열이 지나가려 할 때 단사정으로 바뀌고, 이때 생기는 작은 부피 증가가 균열을 눌러 닫습니다. 그래서 알루미나 부품이라면 쪼개질 집중 하중, 얇은 단면, 충격을 견딥니다.
다음과 같은 경우에 선택하십시오.
- 플런저, 피스톤, 블레이드, 다이, 노즐 인서트 등 기계적 충격을 받는 부품
- 벽 두께가 약 1.5 mm 미만이거나 가느다란 형상이 있는 부품
- 지그가 아니라 사람이 취급, 조립, 클램핑하는 부품
- 지르코니아가 수십 년간 쓰여 등급이 확립된 의료 및 치과 부품
- 현장에서 반복적으로 보이는 파손 양상이 에지 치핑인 경우
이 상변태 메커니즘은 고온 다습 환경에서 약점이 있으며, 지르코니아 열화에서 다룹니다.
부품이 환경을 견뎌야 한다면 알루미나
알루미나는 대부분의 용도에서 충분히 좋고 저렴하기 때문에 기본 선택입니다. 다음과 같은 경우에는 분명히 우위에 있습니다.
- 부품이 고온에서 작동하거나 열 경로에 있는 경우. 열전도가 지르코니아의 약 10배입니다
- 전압이 걸리는 절연체인 경우. 알루미나는 순도를 높이면 절연 파괴 강도가 올라갑니다
- 부품이 큰 경우. 소재 부피가 클수록 비용 차이가 커집니다
- 메탈라이징하거나 금속에 브레이징하는 경우. 94~96% 알루미나에서는 성숙한 공정입니다
- 강성이 중요한 경우. 예를 들어 처짐이 없어야 하는 지그
알루미나 등급 간 선택은 실제로 필요한 알루미나 순도를 참고하십시오.
중간에 있는 복합 소재
양 끝 중 하나만 고를 필요는 없습니다.
- ZTA(지르코니아 강화 알루미나)는 알루미나 기지에 약 10~20%의 지르코니아를 넣은 소재입니다. 알루미나의 강성, 경도, 가격을 대부분 유지하면서 쓸 만한 인성을 더합니다.
- ATZ(알루미나 강화 지르코니아)는 그 반대입니다. 지르코니아가 주성분이고 알루미나를 첨가해, 순수 3Y-TZP보다 경도와 내열화성이 약간 높습니다.
알루미나로는 부품이 깨지는데 지르코니아 견적이 부담스러울 때 둘 다 문의해 볼 가치가 있습니다.
가공에서 달라지는 점
알루미나는 연삭이 빠르고 치핑이 더 많습니다. 지르코니아는 연삭이 느리고 에지를 더 잘 유지합니다. 그래서 완성 부품에서 두 소재의 가격 차이는 원재료 블랭크의 가격 차이보다 작으며, 섬세한 형상이 있는 작은 부품에서는 특히 그렇습니다.
지르코니아는 미세 조도와 엄격한 공차도 더 안정적으로 유지합니다. 도면에 평면도나 Ra 지시가 있다면, 추가 비용의 일부는 어차피 들어갈 비용이었습니다. 현실적인 공차와 표면 조도를 참고하십시오.
결정을 내리는 세 가지 질문
- 부품에 하중이나 충격이 걸리거나, 부품이 얇습니까? 그렇다면 지르코니아에서 시작하십시오.
- 부품이 열 경로에 있거나 전압이 걸립니까? 그렇다면 알루미나에서 시작하십시오.
- 부품이 크고 비용에 민감합니까? 그렇다면 알루미나에서 시작하고, 깨진다면 ZTA를 검토하십시오.
답이 서로 다른 방향을 가리킨다면 견적 요청에 그대로 적어주십시오. 확신 없는 등급명을 적는 것보다 사용 환경과 피하려는 파손 양상을 설명하는 편이 더 좋은 추천으로 이어집니다. 전체 체크리스트는 구매자 가이드에 있습니다.
도면을 보내주시면 두 소재를 모두 연삭하는 업체 최대 3곳과 매칭해 드립니다. 24영업시간 이내에 답변드립니다.
자주 묻는 질문
알루미나와 지르코니아 중 어느 쪽이 더 강합니까?
굽힘 강도와 파괴 인성 모두에서 지르코니아가 크게 앞섭니다. 일반적인 3Y-TZP의 굽힘 강도는 900~1200 MPa로 알루미나의 300~400 MPa보다 높고, 파괴 인성은 약 3배입니다.
고온 부품에서 지르코니아가 알루미나를 대체할 수 있습니까?
대개는 어렵습니다. 지르코니아는 열전도가 낮고, 등급에 따라 약 800~1000°C를 넘으면 강도가 떨어집니다. 고온 용도에는 알루미나, 탄화규소, 질화규소가 더 나은 선택입니다.
어느 쪽이 더 저렴합니까?
블랭크 가격과 연삭 비용 모두 알루미나가 저렴합니다. 지르코니아 블랭크는 kg당 가격이 높고 연삭도 느리지만, 인성이 높아 에지 치핑이 적기 때문에 섬세한 부품에서는 그 차이를 일부 만회할 수 있습니다.