En zirkoniumoxidkugle viser sit værd i fræseren, ikke på specifikationsarket

Folk sammenligner zirkoniumoxidkugler med aluminiumoxid ud fra hårdhed og kommer frem til det forkerte svar. Aluminiumoxid er ofte lidt hårdere. Det er dog ikke derfor, at man i en højenergi-mølle ender med at vælge zirkoniumoxid stabiliseret med yttriumoxid eller ceriumoxid. De relevante tal er densitet, sejhed og hvor stor en del af kuglen der stadig er intakt efter en måneds drift ved spidshastighed.

En god Y-TZP-kugle består groft sagt af 95% ZrO₂ med ca. 5% Y₂O₃, sintret til en tæt, finkornet, tetragonal struktur. Densiteten ligger tæt på 6,0 g/cm³. Ceria-stabiliserede medier kan have en lidt højere densitet, omkring 6,2. 92 % aluminiumoxid har en densitet på ca. 3,6–3,7. Glas ligger i midten af 2'erne. Den kinetiske energi ved en kollision er proportional med massen. Ved samme perlediameter og samme hastighed overfører zirkoniumoxid-perlerne mere energi til opslæmningen. På den måde kan man male finere eller opnå samme finhed ved højere faststofindhold, uden blot at øge møllens hastighed, indtil foringen bliver overophedet.

Sejhed udgør den anden halvdel. Aluminiumoxid er hårdt og skørt. Brudsejheden for Y-TZP eller Ce-TZP ligger typisk i intervallet 8–12 MPa·m½, hvilket er to til tre gange så højt som for en aluminiumoxidkugle. Mekanismen er transformeringshærdning: når en revne forsøger at brede sig, skifter det tetragonale korn til monoklinisk form, og volumenændringen modvirker revnen. I møllen betyder det færre knuste kugler i udløbssigten og færre skarpe rester, der slider på rotoren. Billig zirkoniumoxid med grove korn eller dårlig stabilisering giver ikke den fordel. Den fliser som en hård sten, og så betaler man dobbelt – tab af slibemidler plus slid på møllen.

Det er ved slid, at købsprisen viser sit sande værd. Zirkoniumoxid koster flere gange så meget som aluminiumoxid pr. kilo. I maling, trykfarver, elektronisk keramik, batterimaterialer og kvarts af høj renhed er forureningen fra en hurtigt slidende perle dyrere end selve perlen. Stål efterlader jern. Aluminiumoxid efterlader aluminiumoxid. En Y-TZP-kugle med lavt slid efterlader meget lidt af noget som helst, hvilket er det punkt, hvor produktet ikke kan optage farve eller Fe. Ceria-stabiliserede medier er ofte arbejdshestene i våde, højenergiske møller; yttriumoxid-kvaliteter er det sædvanlige valg, når renhed og små størrelser (ned til 0,1–0,3 mm til nanomalning) er afgørende.

Størrelsen skal stadig passe til møllen. En 2 mm kugle i en mølle, der er designet til 0,8 mm, vil ikke “slå hårdere på en nyttig måde”. Den vil få separatoren til at gå i stå og beskadige sigten. Påfyldningshastigheden, slurryens viskositet og spidshastigheden afgør, om den høje densitet hjælper eller blot genererer varme. Zirkoniumoxid-hærdet aluminiumoxid ligger midt imellem — tættere og mere modstandsdygtig end ren aluminiumoxid, billigere end fuld TZP — og det er en reel kvalitet, ikke et kompromisslogan, hvis formaling ikke kræver 6 g/cm³.

Hvis du skifter til et andet materiale, skal du ikke blot spørge om prisen pr. kilogram. Spørg om slidhastigheden i din slurry, knusestyrken ved den diameter, du kører med, sfærisiteten og hvad der rent faktisk løsner sig fra kuglen og ender i produktet. En zirkoniumoxidkugle er et slibeværktøj. Det kan betale sig, når møllen opfylder specifikationerne med mindre tab af slibemidler og mindre affald i batchen. Det kan ikke betale sig, blot fordi navnet på posen lyder eksklusivt.