Avec le développement de la communication électronique et l’amélioration du niveau de vie, zircone colorée Les céramiques sont de plus en plus utilisées au quotidien. Elles sont appréciées pour leur biocompatibilité, leur excellent éclat métallique et leurs excellentes propriétés mécaniques. Elles sont notamment utilisées dans les restaurations dentaires, la joaillerie et les appareils mobiles. Cependant, colorer la zircone n'est pas chose aisée.
Préparation d'oxyde de zirconium coloré
Actuellement, la zircone colorée présente sur le marché des couleurs variées, principalement dues à l'ajout de terres rares, de métaux et d'oxydes. La difficulté de sa préparation réside dans sa température de frittage généralement comprise entre 1 550 et 1 650 °C. À haute température, de nombreux colorants se décomposent ou s'évaporent, perdant ainsi leur efficacité. Il est donc difficile de créer des céramiques de zircone aux couleurs vives par simple ajout de colorants. De plus, la décomposition des colorants peut altérer la densité des produits céramiques, réduisant ainsi considérablement leur ténacité et affectant la qualité du produit final. Par conséquent, la préparation de céramiques colorées et le développement de nouvelles variétés de couleurs sont des préoccupations majeures de l'industrie. Les céramiques non toxiques, aux couleurs vives et aux bonnes propriétés mécaniques offrent un vaste potentiel d'application.
La « clé » des céramiques colorées : le contrôle des poudres et la technologie de frittage
Le contrôle de la qualité de la poudre est la clé
La préparation de la zircone colorée consiste essentiellement à répartir uniformément le colorant dans la matrice de zircone. Pour les céramiques composites, notamment les nanocomposites, en raison de leur faible épaisseur, la taille des particules En raison de la grande surface spécifique des particules de colorant et de la matrice de zircone, ainsi que de l'attraction électrostatique et de la force de Van der Waals importantes entre elles, les particules de colorant et les particules de la matrice de zircone sont sujettes à l'agglomération. Ce phénomène entraîne non seulement une couleur irrégulière des céramiques nanocomposites, mais affecte également leurs propriétés mécaniques.
Comment assurer une dispersion homogène des particules colorantes dans la matrice de zircone et préparer des céramiques de zircone colorées aux excellentes propriétés mécaniques et à la chromaticité optimale ? La clé réside dans la capacité à surmonter l'agglomération entre les particules de poudre. Pour préparer des céramiques de zircone performantes et offrant une variété de couleurs, il est nécessaire de trouver une méthode de dispersion adaptée. Les méthodes les plus couramment utilisées sont les suivantes :
Méthode de mélange en phase solide
Cette méthode est la plus répandue dans l'industrie pour préparer des céramiques de zircone colorées. Les particules d'oxyde, telles que les colorants et les minéralisateurs, sont mélangées et broyeur à billesavec des nanopoudres de zircone stables selon une certaine chimique Rapport. Les grains de particules solides sont affinés au cours de ce procédé. Des microfissures, une distorsion du réseau et une augmentation de l'énergie de surface se produisent, favorisant les réactions chimiques à basse température. Ce procédé présente les avantages d'un procédé simple, d'un faible coût, d'une utilisation pratique et d'une industrialisation aisée. Cependant, cette méthode ne permet pas de résoudre le problème de l'agglomération des nanoparticules.
Méthode de coprécipitation chimique
Méthode de coprécipitation chimique : Cette méthode utilise une solution de sel de zirconium, de sel stabilisant et de sel d'ions colorants pour les mélanger et réagir avec un alcali ou un carbonate afin de former une précipitation d'hydroxyde ou de carbonate. Le mélange est ensuite chauffé et décomposé pour obtenir une poudre composite d'oxyde de zirconium. Ce procédé est relativement complexe, mais la poudre obtenue présente une grande pureté et d'excellentes performances. Cependant, la précipitation chimique présente un problème important : la formation d'agglomérats durs.
Méthode de coprécipitation chimique
Cette méthode utilise une solution de sel de zirconium, de sel stabilisant et de sel d'ions colorants mélangés et réagissant avec un alcali ou un carbonate pour former une précipitation d'hydroxyde ou de carbonate. Le mélange est ensuite chauffé et décomposé pour obtenir une poudre composite d'oxyde de zirconium. Ce procédé est relativement complexe, mais la poudre obtenue présente une grande pureté et d'excellentes performances. Par ailleurs, la précipitation chimique présente un problème important : la formation d'agglomérats durs.
Méthode de frittage
En plus des différentes méthodes de préparation affectant les performances de poudre de zirconeLa méthode de frittage influence également les performances et la couleur des céramiques en zircone colorée. Grâce à l'interdisciplinarité et à la technologie, de nombreuses nouvelles méthodes de frittage ont émergé, en complément de la méthode traditionnelle :
Méthode de frittage par plasma de décharge
Des études ont été réalisées. Lors de la préparation du frittage par plasma de décharge, la température de frittage, suivie du temps de frittage, a le plus grand impact sur la ténacité des céramiques de zircone. La température optimale de frittage est de 1 400 °C et le temps optimal de 5 minutes. Les céramiques de zircone frittées par cette méthode présentent une dureté et une résistance à la rupture élevées.
Frittage par micro-ondes
Le frittage par micro-ondes présente des avantages irremplaçables par rapport aux méthodes de frittage traditionnelles, qui constituent une méthode de chauffage holistique. Le matériau convertit l'énergie micro-ondes absorbée en énergie cinétique et thermique entre les molécules, ce qui permet de chauffer le matériau dans son ensemble. Le faible gradient de température à l'intérieur du matériau entraîne rarement des fissures dues à un chauffage irrégulier. Les propriétés physiques de la zircone préparée par cette méthode de frittage sont meilleures.
Conclusion
Pour répondre à la demande de céramiques de zircone colorées aux couleurs variables, aux performances stables et aux procédés respectueux de l'environnement, des chercheurs du monde entier ont développé plus d'une douzaine de types. Ces zircones colorées offrent non seulement une esthétique remarquable, mais aussi une excellente biocompatibilité, une excellente résistance à l'usure et une excellente résistance mécanique. Elles conviennent aux applications médicales, joaillières et électroniques. Les développeurs améliorent continuellement leurs procédés de préparation et explorent de nouvelles technologies vertes pour réduire la consommation de ressources et l'impact environnemental. Poudre EPICéquipements, tels que les broyeurs à boulets, classificateurs, et modification de la surface Les dispositifs offrent un support technique performant pour la production de zircone colorée haute performance. Grâce aux progrès de ces technologies, les perspectives de marché pour la céramique de zircone colorée dans la fabrication haut de gamme s'élargiront, ce qui en fera un matériau innovant très prisé.