Dengan perkembangan komunikasi elektronik dan peningkatan taraf hidup, zirkonia berwarna seramik digunakan dengan lebih meluas dalam kehidupan seharian. Mereka digemari kerana biokompatibiliti mereka, kilauan logam yang sangat baik, dan sifat mekanikal yang kuat. Aplikasi termasuk pemulihan pergigian, barang kemas dan peranti pintar mudah alih. Walau bagaimanapun, menambah warna pada zirkonia bukanlah tugas yang mudah.
Penyediaan Zirkonium Oksida Berwarna
Pada masa ini, zirkonia berwarna yang kita lihat di pasaran terutamanya membentangkan pelbagai warna kerana penambahan unsur nadir bumi, logam dan oksida yang berbeza. Kesukaran dalam menyediakan zirkonia berwarna terletak pada hakikat bahawa suhu pensinterannya biasanya antara 1550°C dan 1650°C. Pada suhu tinggi, banyak pewarna atau agen pewarna terurai atau tersejat, kehilangan keberkesanannya. Oleh itu, adalah mencabar untuk mencipta seramik zirkonia berwarna terang dengan hanya menambah pewarna atau pewarna. Selain itu, penguraian pewarna boleh menghalang ketumpatan produk seramik, mengurangkan keliatan bahan seramik dengan ketara dan menjejaskan kualiti produk akhir. Akibatnya, penyediaan seramik berwarna dan pembangunan varieti warna baharu merupakan kebimbangan utama dalam industri. Seramik tidak toksik, berwarna cerah dengan sifat mekanikal yang baik mempunyai prospek aplikasi pasaran yang sangat luas.
"Kunci" Seramik Berwarna: Kawalan Serbuk dan Teknologi Pensinteran
Kawalan Kualiti Serbuk adalah Kuncinya
The preparation of colored zirconia is essentially to make the colorant evenly distributed in the zirconia matrix. For composite ceramics, especially nanocomposite ceramics, due to the small particle size of the colorant particles and the zirconia matrix, large specific surface area, and large electrostatic attraction and van der Waals force between the particles, the colorant particles and the zirconia matrix particles are prone to agglomeration. This phenomenon not only leads to uneven color of nanocomposite ceramics, but also affects its mechanical properties.
Jadi, bagaimana untuk membuat zarah pewarna tersebar sama rata dalam matriks zirkonia dan menyediakan seramik zirkonia berwarna dengan sifat mekanikal dan kromatik yang sangat baik? Kuncinya terletak pada sama ada aglomerasi antara zarah serbuk dapat diatasi. Untuk menyediakan seramik zirkonia dengan prestasi yang baik dan pelbagai warna, adalah perlu untuk mencari kaedah penyebaran yang sesuai. Yang biasa digunakan adalah seperti berikut:
Kaedah Pencampuran Fasa Pepejal
Kaedah ini adalah kaedah yang paling banyak digunakan dalam industri untuk menyediakan seramik zirkonia berwarna. Zarah-zarah oksida seperti pewarna dan mineralizer bercampur dan kilang bolaed with stable zirconia nanopowders according to a certain chemical ratio. The solid particle grains are refined in this process. Microcracks, lattice distortion, and increased surface energy occur, which are conducive to low-temperature chemical reactions. It has the advantages of simple process, low cost, convenient operation, and easy industrialization. However, this method cannot overcome the problem of nanoparticle agglomeration.
Kaedah Penyerapan Kimia
Kaedah kopresipitasi kimia: Kaedah ini menggunakan garam zirkonium, garam penstabil dan larutan garam ion pewarna untuk bercampur dan bertindak balas dengan alkali atau karbonat untuk membentuk pemendakan hidroksida atau karbonat. Kemudian ia dipanaskan dan diuraikan untuk mendapatkan serbuk komposit zirkonium oksida. Proses ini agak rumit, tetapi serbuk yang diperolehi mempunyai ketulenan yang tinggi dan prestasi yang sangat baik. Pada masa yang sama, apabila menggunakan kaedah pemendakan kimia, satu masalah yang mesti diberi perhatian ialah pembentukan aglomerat keras.
Kaedah Penyerapan Kimia
Kaedah ini menggunakan garam zirkonium, garam penstabil dan larutan garam ion pewarna untuk bercampur dan bertindak balas dengan alkali atau karbonat untuk membentuk pemendakan hidroksida atau karbonat. Kemudian ia dipanaskan dan diuraikan untuk mendapatkan serbuk komposit zirkonium oksida. Proses ini agak rumit, tetapi serbuk yang diperolehi mempunyai ketulenan yang tinggi dan prestasi yang sangat baik. Pada masa yang sama, apabila menggunakan kaedah pemendakan kimia, satu masalah yang mesti diberi perhatian ialah pembentukan aglomerat keras.
Kaedah Pensinteran
Sebagai tambahan kepada kaedah penyediaan yang berbeza yang mempengaruhi prestasi serbuk zirkonia, kaedah pensinteran juga akan menjejaskan prestasi dan warna seramik zirkonia berwarna. Dengan tahap rentas disiplin dan teknologi, banyak kaedah pensinteran baharu telah muncul sebagai tambahan kepada kaedah pensinteran tradisional:
Kaedah Pensinteran Plasma Pelepasan
Ulama dah buat ujian. Dalam penyediaan pensinteran plasma pelepasan, suhu pensinteran mempunyai kesan yang paling besar terhadap keliatan seramik zirkonia, diikuti dengan masa pensinteran. Suhu pensinteran terbaik ialah 1400 ℃ dan masa pensinteran terbaik ialah 5 minit. Seramik zirkonia yang disinter dengan kaedah ini mempunyai kekerasan yang tinggi dan keliatan patah.
Pensinteran Gelombang Mikro
Pensinteran gelombang mikro mempunyai kelebihan yang tidak boleh diganti berbanding kaedah pensinteran tradisional, yang merupakan kaedah pemanasan holistik. Bahan tersebut menukarkan tenaga gelombang mikro yang diserap kepada tenaga kinetik dan tenaga haba antara molekul untuk mencapai kesan pemanasan bahan secara keseluruhan. Kecerunan suhu di dalam bahan adalah kecil, jadi ia jarang menyebabkan bahan retak akibat pemanasan yang tidak sekata. Sifat fizikal zirkonia yang disediakan melalui kaedah pensinteran ini adalah lebih baik.
Kesimpulan
Untuk memenuhi permintaan bagi seramik zirkonia berwarna dengan warna berubah-ubah, prestasi stabil dan proses mesra alam, penyelidik di seluruh dunia telah membangunkan lebih sedozen jenis. Zirkonia berwarna ini bukan sahaja menawarkan estetika yang sangat baik tetapi juga menunjukkan biokompatibiliti yang hebat, rintangan haus dan kekuatan mekanikal. Ia sesuai untuk aplikasi perubatan, perhiasan dan elektronik. Pembangun sentiasa menambah baik proses penyediaan dan meneroka teknologi hijau baharu untuk mengurangkan penggunaan sumber dan kesan alam sekitar. Serbuk EPICperalatan, seperti kilang bola, pengelas, dan pengubahsuaian permukaan peranti, menyediakan sokongan teknikal yang kukuh untuk menghasilkan zirkonia berwarna berprestasi tinggi. Apabila teknologi ini maju, prospek pasaran untuk seramik zirkonia berwarna dalam pembuatan mewah akan berkembang, menjadikannya bahan inovatif yang sangat digemari.