Zirconia colorată prezintă culori bogate în principal datorită adăugării diferitelor elemente de pământuri rare, elemente metalice, oxizi și alte materiale. Pe baza biocompatibilității sale bune, a strălucirii metalice excelente și a proprietăților mecanice bune, ceramica cu zirconiu colorat a fost utilizată din ce în ce mai mult în viața de zi cu zi, inclusiv în materiale de restaurare medicală și dentară, în industriile de decorare și terminale mobile pentru smartphone și în alte domenii.
Prepararea ceramicii colorate din zirconiu
Prepararea zirconiei colorate este în esență astfel încât colorantul să poată fi distribuit uniform în matricea de zirconiu. Pentru ceramica compozită, în special ceramica nanocompozită, datorită dimensiunii mici a particulelor, suprafeței specifice mari și atracției electrostatice mari și forței van der Waals dintre particulele de toner și particulele de matrice de oxid de zirconiu, este ușor pentru particulele de toner și zirconiu. particulele de matrice de oxid se aglomera, ceea ce nu numai că va cauza culoarea neuniformă a ceramicii nanocompozite, dar va afecta și proprietățile sale mecanice.
Prin urmare, cheia pentru prepararea ceramicii colorate din zirconiu cu proprietăți mecanice și cromaticitate excelente constă în faptul că aglomerarea dintre particulele de pulbere poate fi depășită. Pentru a prepara ceramica din zirconiu cu performante bune si culori variate, trebuie gasita o metoda de dispersie adecvata. Următoarele metode de preparare sunt utilizate în mod obișnuit:
Amestecare în fază solidă
Această metodă este cea mai utilizată metodă în industrie pentru prepararea ceramicii colorate din zirconiu. Particulele de oxid, cum ar fi coloranții și mineralizatorii, sunt amestecate și măcinate cu bile cu nanopulbere stabilă de zirconiu în conformitate cu un anumit raport chimic. Particulele solide sunt apoi rafinate în timpul acestui proces, iar fenomene cum ar fi micro-fisurile, distorsiunea rețelei și energia de suprafață cresc, care sunt benefice pentru realizarea reacțiilor chimice la temperatură joasă. Are avantajele unui proces simplu, cost redus, operare convenabilă și industrializare ușoară. Cu toate acestea, această metodă nu poate depăși problema aglomerării nanoparticulelor.
Co-precipitarea chimică
Această metodă este de a utiliza sare de zirconiu, sare stabilizatoare și soluție de sare de ioni colorați pentru a se amesteca, a reacționa cu alcalii sau carbonati, etc. pentru a genera împreună precipitații de hidroxid sau carbonat, apoi încălziți și descompuse pentru a obține pulbere compozită de oxid de zirconiu. . Procesul este relativ complex, dar pulberea obținută are o puritate ridicată și o performanță excelentă. În același timp, trebuie acordată atenție formării de aglomerate dure atunci când se utilizează metoda de precipitare chimică.
Infiltrarea în fază lichidă
Avantajul acestei metode este că ionii coloranți pot fi dispersați uniform în matricea de zirconiu, iar materialele compozite și materialele gradient pot fi preparate în același timp. În plus, turnarea prin injecție poate fi folosită pentru a obține corpuri verzi de zirconiu de diferite forme, iar apoi ceramice de zirconiu colorate de diferite forme pot fi preparate prin infiltrare în fază lichidă.
Sinterizarea ceramicii colorate din zirconiu
Metoda de sinterizare afectează, de asemenea, performanța și culoarea ceramicii colorate din zirconiu. Odată cu interdisciplina și îmbunătățirea nivelului științific și tehnologic, pe lângă metodele tradiționale de sinterizare, au apărut multe metode noi de sinterizare:
Sinterizare cu plasmă cu scânteie
Cea mai mare influență a acestei metode asupra durității ceramicii din zirconiu este temperatura de sinterizare, urmată de timpul de sinterizare. După testare, temperatura optimă de sinterizare este de 1400 de grade, iar timpul optim de sinterizare este de 5 minute. Ceramica din zirconiu sinterizată prin această metodă are duritate mare și duritate la rupere.
Sinterizarea cu microunde
Sinterizarea cu microunde are avantaje de neînlocuit față de metodele tradiționale de sinterizare. Este o metodă generală de încălzire. Materialul transformă energia cu microunde absorbită în energie cinetică intermoleculară și energie termică pentru a obține efectul de încălzire globală a materialului. Gradientul de temperatură intern al materialului este mic, astfel încât rareori cauzează crăparea materialului din cauza încălzirii neuniforme. . Proprietățile fizice ale zirconiei preparate prin această metodă de sinterizare sunt mai bune.
Clasificarea culorilor ceramicii colorate din zirconiu
Sistem roșu
Unele studii au descoperit că oxidul de fier (Fe2O3) este folosit ca colorant și 3YSZ este folosit ca matrice pentru a prepara ceramica de zirconiu de culoare portocalie-roșu. Valoarea roșiei poate ajunge până la 20 și, însoțită de o valoare ridicată a galbenului, culoarea sa nu este. Nu poate îndeplini cerința roșie, iar adăugarea de oxid de fier reduce foarte mult proprietățile mecanice ale sistemului 3YSZ, limitând foarte mult aplicarea sa industrială. Prin urmare, ceramica roșie a devenit cel mai rar tip de ceramică care nu poate fi produsă în masă.
Sistemul Negru
Deoarece materia primă chimică oxidul de cobalt este puțină și costisitoare, pentru a reduce costurile, oamenii folosesc coloranți ceramici din zirconiu negru fără cobalt, pregătiți din MnO2, Fe2O3 și Cr2O3 ca materii prime pentru a arde spinelul în trei culori diferite, adică întuneric. Spinel maro ferocrom, spinel feromangan roșu închis, spinel mangan crom verde închis. Prin ajustarea proporției de ingrediente pentru a controla conținutul fiecărui spinel și cele trei culori interacționează între ele, se poate produce un colorant negru stabil, care reduce foarte mult costul și îmbunătățește beneficiile economice.
Sistemul Albastru
În prezent, pigmenții ceramici albaștri includ în principal material albastru de vanadiu-zirconiu ca colorant, spinel de cobalt-aluminiu, spinel de nichel-aluminiu și coloranți de tip spinel care folosesc alți ioni pentru a înlocui poziția ionului de cobalt, hexaaluminat Coloranți înrudiți reprezentați de sare și coloranți de lantan , pe baza asigurării performanței de redare a culorilor și a proprietăților mecanice, continuă să exploreze coloranții albaștri ecologici și economici sunt încă în centrul direcțiilor actuale de cercetare.
