Uma esfera de zircônia mostra seu valor na fresadora, não na ficha técnica

As pessoas comparam as esferas de zircônia com as de alumina em termos de dureza e chegam a uma conclusão errada. A alumina costuma ser um pouco mais dura. Mas não é por isso que um moinho de alta energia acaba optando pela zircônia estabilizada com ítria ou ceria. Os parâmetros relevantes são a densidade, a tenacidade e a proporção da esfera que ainda permanece 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 grãos finos e com estrutura tetragonal. A densidade fica em torno de 6,0 g/cm³. Meios estabilizados com ceria podem apresentar densidade um pouco maior, em torno de 6,2. A alumina a 92% fica em torno de 3,6–3,7. O vidro fica na faixa de 2,5. A energia cinética em uma colisão varia proporcionalmente à massa. Com o mesmo diâmetro de esferas e a mesma velocidade, o impacto da zircônia transmite mais energia à pasta. É assim que se consegue uma moagem mais fina, ou se mantém o mesmo grau de moagem com maior teor de sólidos, sem simplesmente aumentar 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 a 12 MPa·m½, o que representa duas ou três vezes a de uma esferinha de alumina. O endurecimento por transformação é o mecanismo responsável: quando uma fissura tenta se propagar, o grão tetragonal se transforma em monoclínico, e a mudança de volume atua contra a fissura. No moinho, isso se traduz em menos esferas fragmentadas na peneira de descarga e menos detritos pontiagudos desgastando o rotor. A zircônia barata, com grãos grossos ou estabilização deficiente, não oferece esse benefício. Ela se lasca como uma rocha dura e, então, você paga duas vezes — perda de mídia mais desgaste do moinho.

É no desgaste que o preço de compra se revela de verdade. A zircônia custa várias vezes mais do que a alumina por quilo. Em tintas, tintas de impressão, cerâmicas eletrônicas, materiais para baterias e quartzo de alta pureza, a contaminação causada por uma esfera que se desgasta rapidamente sai mais cara do que a própria esfera. O aço deixa resíduos de ferro. A alumina deixa alumina. Uma esferinha de Y-TZP de baixo desgaste deixa muito pouco de qualquer coisa, e é nesse ponto que o produto não consegue absorver cor nem Fe. Os meios estabilizados com ceria costumam ser os mais utilizados em moinhos úmidos de alta energia; os tipos de ítria são a escolha habitual quando a pureza e os tamanhos pequenos (de até 0,1–0,3 mm para nanomoagem) são importantes.

O tamanho ainda precisa ser compatível com o moinho. Uma esfera de 2 mm em um moinho projetado para 0,8 mm não vai “bater com mais força de maneira útil”. Ela vai travar o separador e danificar a peneira. A taxa de enchimento, a viscosidade da pasta e a velocidade na ponta determinam se a alta densidade ajuda ou apenas gera calor. A alumina reforçada com zircônia ocupa uma posição intermediária — mais densa e resistente do que a alumina pura, mais barata do que o TZP puro — e essa é uma classificação real, não um slogan de compromisso, caso a moagem não exija 6 g/cm³.

Se você estiver trocando de meio de moagem, não pergunte apenas pelo preço por quilo. Pergunte sobre a taxa de desgaste na sua pasta, a resistência à compressão no diâmetro que você utiliza, a esfericidade e o que realmente se desprende da esfera e vai para o produto. Uma esfera de zircônia é uma ferramenta de moagem. Vale a pena quando o moinho atinge 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 sofisticado.