锆石经精炼后，可以得到氧化锆（ZRO2），一种颜色丰富的物质，纯氧化锆为黄色或灰色，高纯度为白色。 它具有相当高的熔点，为2715，而在实际应用中，它可以在高达1650°C的温度下使用。 它的导热系数是所有陶瓷材料中最低的，约为 100051W m·k 至 22w 米·k. 同时，它的热发射率不高，但反射率相当高。
氧化锆具有非常好的热稳定性和化学稳定性，是市场上最好的耐热绝缘材料之一。 但是，它的硬度低于氧化铝。 氧化锆是一种多晶氧化物，具有三种主要的稳定晶型。 在低温环境下，它主要是单斜相（m）; 在中等温度下，它转变为四方相（t），范围约为1135至2370; 在高温下，它表现为立方相（c）。 当四方相的氧化锆从高温冷却到室温时，会发生从t相到m相的相变，这种相变过程会伴随着3%-5%的体积膨胀，由此产生的压力可能形成裂纹。 因此，用于热喷涂的氧化锆需要稳定，通常使用钇稳定性为7%至8%的半稳定氧化锆（PSZ），这是制备热障涂层的重要材料，由于其良好的高温稳定性和良好的隔热性能，在航空航天领域具有非常重要的应用。
在接近 2000 °C 的高温下，氧化锆涂层可能会与石墨等基材发生化学反应。 为了避免这种反应，钨可以用作涂层和基材之间的过渡层。 由于氧化锆是一种在高温下导电的酸性涂层，因此不适合用作耐碱渣和高温绝缘的涂层材料。 然而，由于其高导电性，特殊的晶体结构使其成为一种重要的离子导电材料。
如果工件的母材不是耐高温氧化材料，则可以采用镍铬合金或镍包铝作为过渡层，与氧化铝涂层处理相同，以保护基材免受氧化。 纯氧化锆不适合喷涂，因为当它被加热到1200左右，然后冷却到1000时，它的晶相会从单斜相变为方形，这个过程伴随着体积的变化，而且是可逆的，所以这种涂层在加热和冷却时很容易从基材表面脱落。 这种相变可以通过在氧化锆中加入少量的稳定剂来抑制，如氧化钙、氧化镁、氧化钇等。 因此，用于热喷涂的氧化锆要么是稳定的，要么是半稳定的。
氧化锆硬度适中，耐高速气体侵蚀性好，具有独特的相变增韧特性，良好的机械和热物理性能，是众多陶瓷材料中首选的热障涂层材料。