Кольоровий діоксид цирконію демонструє насичені кольори в основному завдяки додаванню різних рідкоземельних елементів, металевих елементів, оксидів та інших матеріалів. Завдяки хорошій біосумісності, чудовому металевому блиску та хорошим механічним властивостям кольорова цирконієва кераміка все ширше використовується в повсякденному житті, включаючи медичні та стоматологічні реставраційні матеріали, декоративну промисловість, мобільні термінали для смартфонів та інші сфери.
Підготовка кольорової цирконієвої кераміки
Підготовка кольорового діоксиду цирконію полягає в тому, щоб барвник міг бути рівномірно розподілений у матриці діоксиду цирконію. Для композитної кераміки, особливо нанокомпозитної кераміки, через малий розмір частинок, велику питому поверхню, велике електростатичне притягання та силу Ван-дер-Ваальса між частинками тонера та частинками матриці оксиду цирконію легко для частинок тонера та цирконію. частинки оксидної матриці агломерують, що не тільки спричинить нерівномірний колір нанокомпозитної кераміки, але й вплине на її механічні властивості.
Отже, ключ до виготовлення кольорової цирконієвої кераміки з чудовими механічними властивостями та кольоровістю полягає в тому, чи можна подолати агломерацію між частинками порошку. Щоб отримати цирконієву кераміку з хорошими характеристиками та різними кольорами, необхідно знайти відповідний метод дисперсії. Зазвичай використовуються такі способи приготування:
Змішування твердої фази
Цей метод є найбільш часто використовуваним методом у промисловості для приготування кольорової цирконієвої кераміки. Частинки оксиду, такі як барвники та мінералізатори, змішуються та подрібнюються на кульовому млині зі стабільним нанопорошком діоксиду цирконію відповідно до певного хімічного співвідношення. Потім тверді частинки під час цього процесу очищаються, і виникають такі явища, як мікротріщини, викривлення решітки та збільшення поверхневої енергії, які є корисними для реалізації низькотемпературних хімічних реакцій. Він має такі переваги, як простий процес, низька вартість, зручна робота та легка індустріалізація. Однак цей метод не може подолати проблему агломерації наночастинок.
Хімічне співосадження
Цей метод передбачає використання солі цирконію, солі-стабілізатора та розчину кольорової іонної солі для змішування, реакції з лугом або карбонатом тощо для спільного утворення гідроксиду або карбонату, а потім нагрівання та розкладання для отримання композитного порошку оксиду цирконію. . Процес є відносно складним, але отриманий порошок має високу чистоту та чудову продуктивність. При цьому при використанні методу хімічного осадження необхідно звернути увагу на утворення твердих агломератів.
Інфільтрація рідкої фази
Перевага цього методу полягає в тому, що іони барвника можна рівномірно диспергувати в матриці діоксиду цирконію, і композиційні матеріали та градієнтні матеріали можна приготувати одночасно. Крім того, лиття під тиском можна використовувати для отримання зелених тіл з диоксиду цирконію різної форми, а потім можна отримати кольорову кераміку з диоксиду цирконію різних форм за допомогою інфільтрації рідкої фази.
Спікання кольорової цирконієвої кераміки
Метод спікання також впливає на характеристики та колір кольорової цирконієвої кераміки. Завдяки міждисциплінарному розвитку та вдосконаленню науково-технічного рівня, крім традиційних методів спікання, з’явилося багато нових методів спікання:
Іскрове плазмове спікання
Найбільший вплив цього методу на міцність цирконієвої кераміки має температура спікання, а потім тривалість спікання. Після тестування оптимальна температура спікання становить 1400 градусів, а оптимальний час спікання - 5 хвилин. Цирконієва кераміка, спечена цим методом, має високу твердість і в'язкість руйнування.
Мікрохвильове спікання
Мікрохвильове спікання має незамінні переваги перед традиційними методами спікання. Це загальний метод обігріву. Матеріал перетворює поглинену мікрохвильову енергію в міжмолекулярну кінетичну енергію та теплову енергію для досягнення ефекту загального нагріву матеріалу. Внутрішній температурний градієнт матеріалу невеликий, тому він рідко викликає розтріскування матеріалу через нерівномірне нагрівання. . Фізичні властивості діоксиду цирконію, отриманого цим методом спікання, кращі.
Класифікація кольорів кольорової цирконієвої кераміки
Червона система
Деякі дослідження показали, що оксид заліза (Fe2O3) використовується як барвник, а 3YSZ використовується як матриця для виготовлення цирконієвої кераміки оранжево-червоного кольору. Значення почервоніння може досягати до 20 і супроводжується високим значенням жовтизни, його колір не може відповідати вимогам до червоного, а додавання оксиду заліза значно знижує механічні властивості системи 3YSZ, значно обмежуючи її промислове застосування. Тому червона кераміка стала найрідкіснішим видом кераміки, яка не піддається масовому виробництву.
Чорна система
Оскільки хімічна сировина оксид кобальту є дефіцитною та дорогою, щоб зменшити витрати, люди використовують безкобальтові чорні цирконієві керамічні барвники, виготовлені з MnO2, Fe2O3 та Cr2O3 як сировину для спалювання шпінелі трьох різних кольорів, тобто темного. Коричнева ферохром-шпінель, темно-червона феромарганцева шпінель, темно-зелена хромомарганцева шпінель. Шляхом регулювання пропорції інгредієнтів для контролю вмісту кожної шпінелі та взаємодії трьох кольорів один з одним можна отримати стабільний чорний барвник, що значно знижує витрати та покращує економічні вигоди.
Блакитна система
В даний час блакитні керамічні пігменти в основному включають ванадій-цирконієвий синій матеріал як барвник, кобальт-алюмінієву шпінель, нікель-алюмінієву шпінель і барвники типу шпінелі, які використовують інші іони для заміни положення іонів кобальту, гексаалюмінат Споріднені барвники, представлені барвниками солі та лантану , на основі забезпечення продуктивності передачі кольору та механічних властивостей, продовжувати досліджувати екологічно чисті та економічні сині барвники все ще знаходяться в центрі уваги поточних напрямків досліджень.
