Uma esfera de zircónia justifica a sua existência na fresadora, não na ficha técnica

As pessoas comparam as esferas de zircónia com as de alumina em termos de dureza e chegam à conclusão errada. A alumina é, muitas vezes, um pouco mais dura. Mas não é por isso que um moinho de alta energia acaba por optar pela zircónia estabilizada com ítria ou céria. Os valores relevantes são a densidade, a tenacidade e a percentagem da esfera que ainda se mantém intacta após um mês de velocidade de ponta.

Uma boa esfera de Y-TZP é composta, aproximadamente, por 95% de ZrO₂ com cerca de 5% de Y₂O₃, sinterizada de forma densa, de grão fino e com estrutura tetragonal. A densidade situa-se perto dos 6,0 g/cm³. Os meios estabilizados com ceria podem atingir valores ligeiramente superiores, em torno de 6,2. A alumina a 92% situa-se entre 3,6 e 3,7. O vidro situa-se na faixa dos 2,5. A energia cinética numa colisão varia proporcionalmente à massa. Com o mesmo diâmetro de esferas e a mesma velocidade, o impacto da zircónia transmite mais energia à pasta. É assim que se consegue uma moagem mais fina, ou se mantém o mesmo grau de moagem com uma maior concentração de sólidos, sem ter de aumentar simplesmente a velocidade do moinho até que o revestimento se danifique.

A tenacidade é a outra metade. A alumina é dura e frágil. A tenacidade à fratura do Y-TZP ou do Ce-TZP situa-se normalmente na faixa de 8–12 MPa·m½, duas ou três vezes superior à de uma esferinha de alumina. O endurecimento por transformação é o mecanismo responsável: quando uma fissura tenta propagar-se, o grão tetragonal passa a monoclínico, e a alteração de volume atua contra a fissura. No moinho, isso traduz-se em menos esferas fragmentadas na criva de descarga e menos detritos pontiagudos a desgastar o rotor. A zircónia barata, com grãos grossos ou estabilização deficiente, não oferece essa vantagem. Lasca-se como uma rocha dura e, consequentemente, acaba por pagar o dobro — perda de meio de moagem mais desgaste do moinho.

É no desgaste que o preço de compra revela a sua verdadeira valia. A zircónia custa várias vezes mais do que a alumina por quilo. Em tintas, tintas de impressão, cerâmicas eletrónicas, materiais para baterias e quartzo de alta pureza, a contaminação provocada por uma esferinha que se desgasta rapidamente é mais cara do que a própria esferinha. O aço deixa resíduos de ferro. A alumina deixa alumina. Uma esfera de Y-TZP de baixo desgaste deixa muito pouco de qualquer coisa, o que significa que o produto não pode absorver cor nem Fe. Os meios estabilizados com ceria são frequentemente os mais utilizados em moinhos húmidos de alta energia; os graus de ítria são a escolha habitual quando a pureza e as dimensões reduzidas (até 0,1–0,3 mm para a nanomoagem) são importantes.

O tamanho tem de corresponder ao moinho. Uma esfera de 2 mm num moinho concebido para 0,8 mm não irá “bater com mais força de forma útil”. Irá bloquear o separador e danificar a peneira. A taxa de enchimento, a viscosidade da pasta e a velocidade periférica determinam se a alta densidade ajuda ou se apenas gera calor. A alumina reforçada com zircónia situa-se no meio — mais densa e resistente do que a alumina pura, mais barata do que o TZP puro — e trata-se de uma qualidade real, não de um slogan de compromisso, se a moagem não necessitar de 6 g/cm³.

Se estiver a mudar de meio de moagem, não se limite a perguntar o preço por quilograma. Pergunte qual é a taxa de desgaste na sua pasta, a resistência à compressão no diâmetro que utiliza, a esfericidade e o que é que, na realidade, se desprende da esfera e passa para o produto. Uma esfera de zircónia é uma ferramenta de moagem. Vale a pena quando o moinho cumpre as especificações com menos perda de meios de moagem e menos resíduos no lote. Não vale a pena só porque o nome na embalagem soa a produto de alta qualidade.