С развитием электронных коммуникаций и повышением уровня жизни, цветной цирконий Керамика всё шире используется в повседневной жизни. Её ценят за биосовместимость, великолепный металлический блеск и высокие механические свойства. Она применяется в стоматологических реставрациях, ювелирных изделиях и мобильных устройствах. Однако придание цвета диоксиду циркония — непростая задача.
Приготовление окрашенного оксида циркония
В настоящее время цветной диоксид циркония, который мы видим на рынке, в основном представлен в различных цветах благодаря добавлению различных редкоземельных элементов, металлов и оксидов. Сложность получения цветного диоксида циркония заключается в том, что температура его спекания обычно составляет от 1550 °C до 1650 °C. При высоких температурах многие красители или красящие агенты разлагаются или испаряются, теряя свою эффективность. Поэтому сложно создавать ярко окрашенную циркониевую керамику простым добавлением красителей. Кроме того, разложение красителей может снизить плотность керамических изделий, значительно снижая прочность керамического материала и влияя на качество конечного продукта. В результате получение цветной керамики и разработка новых цветовых вариантов являются ключевыми задачами в отрасли. Нетоксичная, ярко окрашенная керамика с хорошими механическими свойствами имеет очень широкие перспективы применения на рынке.
«Ключ» к цветной керамике: технология контроля порошка и спекания
Контроль качества порошка — ключ к успеху
Приготовление окрашенного диоксида циркония, по сути, направлено на равномерное распределение красителя в матрице диоксида циркония. В композитной керамике, особенно нанокомпозитной, из-за малого размера размер частицы Вследствие большой удельной поверхности частиц красителя и циркониевой матрицы, а также большого электростатического притяжения и силы Ван-дер-Ваальса между частицами, частицы красителя и циркониевой матрицы склонны к агломерации. Это явление приводит не только к неравномерной окраске нанокомпозитной керамики, но и влияет на её механические свойства.
Итак, как добиться равномерного распределения частиц красителя в матрице диоксида циркония и получить цветную циркониевую керамику с превосходными механическими свойствами и цветностью? Ключевым моментом является преодоление агломерации между частицами порошка. Для получения циркониевой керамики с хорошими эксплуатационными характеристиками и разнообразными цветами необходимо найти подходящий метод диспергирования. Наиболее распространёнными являются следующие:
Метод твердофазного смешивания
Этот метод является наиболее распространённым в промышленности для изготовления цветной циркониевой керамики. Частицы оксидов, такие как красители и минерализаторы, смешиваются и шаровая мельницас использованием стабильных нанопорошков диоксида циркония в соответствии с определенным химический В этом процессе происходит измельчение зерен твердых частиц. Возникают микротрещины, искажение решетки и повышение поверхностной энергии, что способствует протеканию низкотемпературных химических реакций. Преимуществами этого метода являются простота процесса, низкая стоимость, удобство эксплуатации и лёгкость промышленного внедрения. Однако этот метод не решает проблему агломерации наночастиц.
Метод химического соосаждения
Метод химического соосаждения: этот метод основан на смешивании и взаимодействии раствора соли циркония, соли-стабилизатора и соли красящего иона со щелочью или карбонатом с образованием осадка гидроксида или карбоната. Затем полученный порошок нагревают и разлагают, получая композитный порошок оксида циркония. Этот процесс относительно сложен, но полученный порошок отличается высокой чистотой и превосходными эксплуатационными характеристиками. Однако при использовании метода химического осаждения необходимо учитывать проблему образования твёрдых агломератов.
Метод химического соосаждения
В этом методе соль циркония, соль-стабилизатор и раствор соли красящего иона смешиваются и реагируют со щелочью или карбонатом, образуя осадок гидроксида или карбоната. Затем полученный порошок нагревают и разлагают, получая композиционный порошок оксида циркония. Этот процесс относительно сложен, но полученный порошок отличается высокой чистотой и превосходными эксплуатационными характеристиками. Однако при использовании метода химического осаждения необходимо учитывать проблему образования твёрдых агломератов.
Метод спекания
В дополнение к различным методам подготовки, влияющим на производительность циркониевый порошокМетод спекания также влияет на эксплуатационные характеристики и цвет цветной циркониевой керамики. Благодаря междисциплинарному и технологическому развитию, помимо традиционного метода спекания появилось множество новых методов:
Метод разрядно-плазменного спекания
Учёные провели испытания. При подготовке к плазменно-разрядному спеканию наибольшее влияние на прочность циркониевой керамики оказывает температура спекания, а затем время спекания. Оптимальная температура спекания составляет 1400 °C, а оптимальное время спекания — 5 минут. Циркониевая керамика, спечённая этим методом, обладает высокой твёрдостью и вязкостью разрушения.
Микроволновое спекание
Микроволновое спекание обладает незаменимыми преимуществами по сравнению с традиционными методами спекания, которые представляют собой метод комплексного нагрева. Материал преобразует поглощенную микроволновую энергию в кинетическую энергию и тепловую энергию между молекулами, что обеспечивает эффект нагрева всего материала. Градиент температуры внутри материала невелик, поэтому он редко приводит к растрескиванию материала из-за неравномерного нагрева. Физические свойства диоксида циркония, полученного этим методом спекания, улучшены.
Заключение
Чтобы удовлетворить спрос на цветную циркониевую керамику с различными цветами, стабильными характеристиками и экологичными процессами, исследователи по всему миру разработали более десятка её типов. Эти цветные циркониевые керамики не только обладают превосходной эстетикой, но и демонстрируют высокую биосовместимость, износостойкость и механическую прочность. Они подходят для применения в медицине, ювелирном деле и электронике. Разработчики постоянно совершенствуют процессы изготовления и исследуют новые экологичные технологии для снижения потребления ресурсов и воздействия на окружающую среду. ЭПИЧЕСКИЙ Порошокоборудование, такое как шаровые мельницы, классификаторы, и модификация поверхности Устройства обеспечивают мощную техническую поддержку для производства высококачественного цветного диоксида циркония. По мере развития этих технологий рыночные перспективы цветной циркониевой керамики в высокотехнологичном производстве будут расширяться, что сделает её весьма востребованным инновационным материалом.