Met de ontwikkeling van elektronische communicatie en verbeterde levensstandaarden, gekleurde zirkonia Keramiek wordt steeds vaker gebruikt in het dagelijks leven. Het is geliefd vanwege de biocompatibiliteit, uitstekende metaalglans en sterke mechanische eigenschappen. Toepassingen zijn onder andere tandheelkundige restauraties, sieraden en mobiele smart devices. Het toevoegen van kleur aan zirkonia is echter geen eenvoudige opgave.
Bereiding van gekleurd zirkoniumoxide
Het gekleurde zirkonia dat we momenteel op de markt zien, vertoont voornamelijk verschillende kleuren door de toevoeging van verschillende zeldzame aardmetalen, metalen en oxiden. De moeilijkheid bij de bereiding van gekleurd zirkonia ligt in het feit dat de sintertemperatuur doorgaans tussen 1550 °C en 1650 °C ligt. Bij hoge temperaturen ontbinden of verdampen veel kleurstoffen, waardoor hun effectiviteit verloren gaat. Daarom is het lastig om felgekleurd zirkoniakeramiek te creëren door simpelweg kleurstoffen of kleurstoffen toe te voegen. Bovendien kan de ontleding van kleurstoffen de dichtheid van keramische producten belemmeren, waardoor de taaiheid van het keramische materiaal aanzienlijk afneemt en de kwaliteit van het eindproduct wordt beïnvloed. Daarom zijn de bereiding van gekleurd keramiek en de ontwikkeling van nieuwe kleurvariëteiten belangrijke aandachtspunten in de industrie. Niet-giftige, levendig gekleurde keramiek met goede mechanische eigenschappen heeft een zeer breed marktpotentieel.
De ‘sleutel’ tot gekleurde keramiek: poedercontrole en sintertechnologie
Poederkwaliteitscontrole is de sleutel
De bereiding van gekleurd zirkonia is in wezen gericht op het gelijkmatig verdelen van de kleurstof in de zirkoniamatrix. Voor composietkeramiek, met name nanocomposietkeramiek, is dit vanwege de kleine deeltjesgrootte Door de combinatie van de kleurstofdeeltjes en de zirkoniamatrix, het grote specifieke oppervlak en de grote elektrostatische aantrekkingskracht en vanderwaalskracht tussen de deeltjes, zijn de kleurstofdeeltjes en de zirkoniamatrixdeeltjes gevoelig voor agglomeratie. Dit fenomeen leidt niet alleen tot een ongelijkmatige kleur van nanocomposietkeramiek, maar beïnvloedt ook de mechanische eigenschappen ervan.
Dus, hoe kunnen we ervoor zorgen dat de kleurstofdeeltjes gelijkmatig in de zirkoniummatrix worden verdeeld en gekleurd zirkoniumkeramiek met uitstekende mechanische eigenschappen en kleurechtheid produceren? De sleutel ligt in de vraag of de agglomeratie tussen de poederdeeltjes kan worden overwonnen. Om zirkoniumkeramiek met goede prestaties en diverse kleuren te produceren, is het noodzakelijk om een geschikte dispersiemethode te vinden. De meest gebruikte methoden zijn:
Vaste fase mengmethode
Deze methode is de meest gebruikte methode in de industrie om gekleurde zirkonia-keramiek te bereiden. De oxidedeeltjes, zoals kleurstoffen en mineralisatoren, worden gemengd en kogelmolenbewerkt met stabiele zirkonia nanopoeders volgens een bepaalde chemisch De korrels van de vaste deeltjes worden in dit proces verfijnd. Er ontstaan microscheurtjes, roostervervorming en een verhoogde oppervlakte-energie, wat bevorderlijk is voor chemische reacties bij lage temperaturen. De voordelen zijn een eenvoudig proces, lage kosten, gebruiksvriendelijke bediening en gemakkelijke industrialisatie. Deze methode kan echter het probleem van de agglomeratie van nanodeeltjes niet oplossen.
Chemische coprecipitatiemethode
Chemische coprecipitatiemethode: Deze methode gebruikt zirkoniumzout, stabilisatorzout en een zoutoplossing met kleurionen om te mengen en te reageren met alkali of carbonaat om hydroxide of carbonaatneerslag te vormen. Vervolgens wordt het verhit en afgebroken om zirkoniumoxidecomposietpoeder te verkrijgen. Dit proces is relatief complex, maar het verkregen poeder heeft een hoge zuiverheid en uitstekende prestaties. Tegelijkertijd moet bij gebruik van de chemische precipitatiemethode rekening worden gehouden met de vorming van harde agglomeraten.
Chemische coprecipitatiemethode
Bij deze methode worden zirkoniumzout, stabilisatorzout en een zoutoplossing met kleurionen gemengd en omgezet met alkali of carbonaat om hydroxide of carbonaatneerslag te vormen. Vervolgens wordt het verhit en afgebroken om zirkoniumoxidecomposietpoeder te verkrijgen. Dit proces is relatief complex, maar het verkregen poeder heeft een hoge zuiverheid en uitstekende prestaties. Tegelijkertijd moet bij gebruik van de chemische neerslagmethode rekening worden gehouden met de vorming van harde agglomeraten.
Sintermethode
Naast de verschillende bereidingsmethoden die de prestaties van zirkoniapoederDe sintermethode zal ook de prestaties en kleur van gekleurd zirkonia keramiek beïnvloeden. Naast de traditionele sintermethode zijn er, op interdisciplinair en technologisch niveau, veel nieuwe sintermethoden ontstaan:
Ontladingsplasma-sintermethode
Wetenschappers hebben tests uitgevoerd. Bij de voorbereiding van ontladingsplasma-sintering heeft de sintertemperatuur de grootste invloed op de taaiheid van zirkoniumkeramiek, gevolgd door de sintertijd. De beste sintertemperatuur is 1400 °C en de beste sintertijd is 5 minuten. Zirkoniumkeramiek dat met deze methode wordt gesinterd, heeft een hoge hardheid en breuktaaiheid.
Magnetronsintering
Microgolfsintering heeft onmiskenbare voordelen ten opzichte van traditionele sintermethoden, aangezien het een holistische verwarmingsmethode is. Het materiaal zet de geabsorbeerde microgolfenergie om in kinetische energie en thermische energie tussen moleculen, waardoor het materiaal als geheel wordt verwarmd. De temperatuurgradiënt in het materiaal is klein, waardoor het materiaal zelden scheurt door ongelijkmatige verhitting. De fysische eigenschappen van zirkonia dat met deze sintermethode wordt bereid, zijn beter.
Conclusie
Om te voldoen aan de vraag naar gekleurd zirkoniakeramiek met variabele kleuren, stabiele prestaties en milieuvriendelijke processen, hebben onderzoekers wereldwijd meer dan een dozijn soorten ontwikkeld. Deze gekleurde zirkonia's bieden niet alleen een uitstekende esthetiek, maar vertonen ook een hoge biocompatibiliteit, slijtvastheid en mechanische sterkte. Ze zijn geschikt voor medische, sieraden- en elektronische toepassingen. Ontwikkelaars verbeteren voortdurend hun bereidingsprocessen en onderzoeken nieuwe groene technologieën om het grondstoffenverbruik en de impact op het milieu te verminderen. EPIC Poeder's apparatuur, zoals kogelmolens, classificatoren, En oppervlakte modificatie Apparaten bieden krachtige technische ondersteuning voor de productie van hoogwaardig gekleurd zirkonium. Naarmate deze technologieën evolueren, zullen de marktvooruitzichten voor gekleurd zirkoniumkeramiek in de high-end productie toenemen, waardoor het een zeer gewild innovatief materiaal wordt.