Värillinen zirkonia näyttää rikkaat värit pääasiassa erilaisten harvinaisten maametallien, metallielementtien, oksidien ja muiden materiaalien lisäyksen vuoksi. Hyvän bioyhteensopivuuden, erinomaisen metallikiillon ja hyvien mekaanisten ominaisuuksiensa ansiosta värillistä zirkoniumoksidikeramiikkaa on käytetty yhä enemmän jokapäiväisessä elämässä, mukaan lukien lääketieteelliset ja hammaslääketieteelliset korjausmateriaalit, sisustusteollisuus ja mobiili älypuhelinpäätteet ja muilla aloilla.
Värillisen zirkoniakeramiikan valmistus
Värillisen zirkoniumoksidin valmistus tapahtuu olennaisesti siten, että väriaine voi jakautua tasaisesti zirkoniumoksidimatriisiin. Komposiittikeramiikassa, erityisesti nanokomposiittikeramiikassa, pienen hiukkaskoon, suuren ominaispinta-alan sekä suuren sähköstaattisen vetovoiman ja van der Waals-voiman ansiosta väriainehiukkasten ja zirkoniumoksidimatriisihiukkasten välillä on helppo käsitellä väriainehiukkasia ja zirkoniumia. oksidimatriisihiukkaset agglomeroituvat, mikä ei ainoastaan aiheuta nanokomposiittikeramiikan epätasaista väriä, vaan vaikuttaa myös sen mekaanisiin ominaisuuksiin.
Siksi avain erinomaisten mekaanisten ominaisuuksien ja kromaattisuuden omaavien värillisten zirkoniumoksidikeramiikan valmistukseen on siinä, voidaanko jauhehiukkasten välinen agglomeraatio voittaa. Hyvän suorituskyvyn ja eriväristen zirkoniumoksidikeramiikan valmistamiseksi on löydettävä sopiva dispersiomenetelmä. Seuraavia valmistusmenetelmiä käytetään yleisesti:
Kiinteän faasin sekoitus
Tämä menetelmä on teollisuudessa yleisimmin käytetty menetelmä värillisen zirkoniumoksidikeramiikan valmistukseen. Oksidihiukkaset, kuten väriaineet ja mineralisaattorit, sekoitetaan ja kuulajauhetaan stabiilin zirkoniumoksidinanojauheen kanssa tietyn kemiallisen suhteen mukaan. Kiinteät hiukkaset jalostuvat tämän prosessin aikana, ja tapahtuu ilmiöitä, kuten mikrohalkeamia, hilan vääristymiä ja pintaenergian kasvua, jotka ovat hyödyllisiä alhaisen lämpötilan kemiallisten reaktioiden toteuttamiselle. Sen etuna on yksinkertainen prosessi, alhaiset kustannukset, kätevä käyttö ja helppo teollistuminen. Tämä menetelmä ei kuitenkaan voi ratkaista nanohiukkasten agglomeroitumisen ongelmaa.
Kemiallinen yhteissaostus
Tämä menetelmä on käyttää zirkoniumsuolaa, stabilointisuolaa ja värillistä ionisuolaliuosta sekoittamiseen, reagoimiseen alkalin tai karbonaatin kanssa jne. hydroksidi- tai karbonaattisaostumisen muodostamiseksi yhdessä, ja sitten kuumentaa ja hajottaa zirkoniumoksidikomposiittijauheen saamiseksi. . Prosessi on suhteellisen monimutkainen, mutta saadulla jauheella on korkea puhtaus ja erinomainen suorituskyky. Samalla on kiinnitettävä huomiota kovien agglomeraattien muodostumiseen käytettäessä kemiallista saostusmenetelmää.
Nestefaasin tunkeutuminen
Tämän menetelmän etuna on, että väriaine-ionit voidaan dispergoida tasaisesti zirkoniumoksidimatriisiin ja samalla valmistaa komposiittimateriaaleja ja gradienttimateriaaleja. Lisäksi ruiskuvalulla voidaan valmistaa erimuotoisia zirkoniumoksidivihreitä kappaleita ja sitten erimuotoisia värillisiä zirkoniakeramiikkaa voidaan valmistaa nestefaasiinsuodatuksella.
Värillisen zirkoniumoksidikeramiikan sintraus
Sintrausmenetelmä vaikuttaa myös värillisen zirkoniumoksidikeramiikan suorituskykyyn ja väriin. Tieteiden poikki ja tieteellisen ja teknologisen tason nousun myötä perinteisten sintrausmenetelmien lisäksi on syntynyt monia uusia sintrausmenetelmiä:
Spark plasmasintraus
Tämän menetelmän suurin vaikutus zirkoniumoksidikeramiikan sitkeyteen on sintrauslämpötila, jota seuraa sintrausaika. Testauksen jälkeen optimaalinen sintrauslämpötila on 1400 astetta ja optimaalinen sintrausaika on 5 minuuttia. Tällä menetelmällä sintratulla zirkoniumoksidikeramiikalla on korkea kovuus ja murtolujuus.
Mikroaaltosintraus
Mikroaaltosintrauksella on korvaamattomia etuja perinteisiin sintrausmenetelmiin verrattuna. Se on yleinen lämmitysmenetelmä. Materiaali muuntaa absorboidun mikroaaltoenergian molekyylien väliseksi kineettiseksi energiaksi ja lämpöenergiaksi saavuttaakseen materiaalin kokonaislämpenemisen. Materiaalin sisäinen lämpötilagradientti on pieni, joten se aiheuttaa harvoin materiaalin halkeilua epätasaisesta kuumenemisesta. . Tällä sintrausmenetelmällä valmistetun zirkoniumoksidin fysikaaliset ominaisuudet ovat paremmat.
Värillisen zirkoniakeramiikan väriluokitus
Punainen järjestelmä
Joissakin tutkimuksissa on havaittu, että rautaoksidia (Fe2O3) käytetään väriaineena ja 3YSZ:ää matriisina oranssinpunaisen värillisen zirkoniumoksidikeramiikan valmistuksessa. Punaisuusarvo voi olla jopa 20, ja siihen liittyy korkea keltaisuusarvo, sen väri ei ole Se ei voi täyttää punaista vaatimusta, ja rautaoksidin lisääminen heikentää suuresti 3YSZ-järjestelmän mekaanisia ominaisuuksia, mikä rajoittaa suuresti sen teollista käyttöä. Siksi punaisesta keramiikasta on tullut harvinaisin keramiikka, jota ei voida massatuotantona.
Musta järjestelmä
Koska kemiallinen raaka-aine kobolttioksidi on niukka ja kallista, ihmiset käyttävät kustannusten alentamiseksi kobolttittomia MnO2:sta, Fe2O3:sta ja Cr2O3:sta valmistettuja keraamisia väriaineita, jotka on valmistettu kolmesta eri värisestä eli tummasta spinellistä. Ruskea ferrokromispinelli, tummanpunainen ferromangaanispinelli, tummanvihreä kromimangaanispinelli. Säätämällä ainesosien osuutta kunkin spinellin sisällön säätelemiseksi ja kolme väriä vuorovaikutuksessa keskenään, voidaan tuottaa vakaa musta väriaine, mikä vähentää huomattavasti kustannuksia ja parantaa taloudellisia hyötyjä.
Sininen järjestelmä
Tällä hetkellä siniset keraamiset pigmentit sisältävät pääasiassa vanadiini-zirkoniumsinistä materiaalia väriaineena, koboltti-alumiini spinelliä, nikkeli-alumiini spinelliä ja spinellityyppisiä väriaineita, jotka käyttävät muita ioneja korvaamaan koboltti-ioniaseman, heksaaluminaattia. , värintoiston suorituskyvyn ja mekaanisten ominaisuuksien varmistamisen perusteella, jatkamme ympäristöystävällisten ja taloudellisten sinisten väriaineiden tutkimista nykyisten tutkimussuuntien keskipisteessä.
