ด้วยการพัฒนาการสื่อสารทางอิเล็กทรอนิกส์และมาตรฐานการครองชีพที่ดีขึ้น เซอร์โคเนียสี เซรามิกถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในชีวิตประจำวัน เซรามิกได้รับความนิยมเนื่องจากความเข้ากันได้ทางชีวภาพ ความเงางามของโลหะที่ยอดเยี่ยม และคุณสมบัติเชิงกลที่แข็งแกร่ง เซรามิกถูกนำไปใช้งานหลากหลาย เช่น การบูรณะฟัน เครื่องประดับ และอุปกรณ์อัจฉริยะแบบพกพา อย่างไรก็ตาม การเพิ่มสีสันให้กับเซอร์โคเนียไม่ใช่เรื่องง่าย
การเตรียมเซอร์โคเนียมออกไซด์สี
ปัจจุบันเซอร์โคเนียสีที่เราเห็นในท้องตลาดส่วนใหญ่มีสีหลากหลายสี เนื่องจากมีการเติมธาตุหายาก โลหะ และออกไซด์ต่างๆ ลงไป ความยากลำบากในการเตรียมเซอร์โคเนียสีอยู่ที่อุณหภูมิในการเผาโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 1550°C ถึง 1650°C ที่อุณหภูมิสูง สารแต่งสีหรือสารแต่งสีหลายชนิดจะสลายตัวหรือระเหยไป ทำให้สูญเสียประสิทธิภาพ ดังนั้น การสร้างเซรามิกเซอร์โคเนียสีสดใสด้วยการเติมสารแต่งสีหรือสีย้อมจึงเป็นเรื่องท้าทาย นอกจากนี้ การสลายตัวของสารแต่งสียังอาจขัดขวางความหนาแน่นของผลิตภัณฑ์เซรามิก ลดความเหนียวของวัสดุเซรามิกลงอย่างมาก และส่งผลกระทบต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ดังนั้น การเตรียมเซรามิกสีและการพัฒนาสีใหม่ๆ จึงเป็นข้อกังวลสำคัญในอุตสาหกรรมนี้ เซรามิกที่ปลอดสารพิษ มีสีสันสดใส และมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดี มีโอกาสนำไปใช้งานในตลาดอย่างกว้างขวาง
“กุญแจ” สู่เซรามิกสี: เทคโนโลยีการควบคุมผงและการเผาผนึก
การควบคุมคุณภาพผงคือกุญแจสำคัญ
การเตรียมเซอร์โคเนียสีนั้นโดยพื้นฐานแล้วคือการทำให้สารสีกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอในเมทริกซ์เซอร์โคเนีย สำหรับเซรามิกคอมโพสิต โดยเฉพาะเซรามิกนาโนคอมโพสิต เนื่องจากมีขนาดเล็ก ขนาดอนุภาค อนุภาคสีและเมทริกซ์เซอร์โคเนียมีพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่ แรงดึงดูดไฟฟ้าสถิตและแรงแวนเดอร์วาลส์สูงระหว่างอนุภาค ทำให้อนุภาคสีและเมทริกซ์เซอร์โคเนียมีแนวโน้มที่จะเกาะกลุ่มกัน ปรากฏการณ์นี้ไม่เพียงแต่ทำให้สีของเซรามิกนาโนคอมโพสิตไม่สม่ำเสมอเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อคุณสมบัติเชิงกลอีกด้วย
แล้วจะทำอย่างไรให้อนุภาคสีกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอในเมทริกซ์เซอร์โคเนีย และเตรียมเซรามิกเซอร์โคเนียสีที่มีคุณสมบัติเชิงกลและสีที่ดีเยี่ยมได้? สิ่งสำคัญคือสามารถเอาชนะการเกาะตัวกันของอนุภาคผงได้หรือไม่ เพื่อที่จะเตรียมเซรามิกเซอร์โคเนียที่มีประสิทธิภาพดีและมีสีสันหลากหลาย จำเป็นต้องหาวิธีการกระจายตัวที่เหมาะสม วิธีการที่ใช้กันทั่วไปมีดังนี้:
วิธีการผสมเฟสของแข็ง
วิธีนี้เป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในอุตสาหกรรมในการเตรียมเซรามิกเซอร์โคเนียสี อนุภาคออกไซด์ เช่น สีและแร่ธาตุ จะถูกผสมเข้าด้วยกัน โรงงานลูกบอลเสริมด้วยผงนาโนเซอร์โคเนียที่เสถียรตามมาตรฐาน เคมี อัตราส่วน กระบวนการนี้ทำให้เม็ดอนุภาคของแข็งละเอียดขึ้น ส่งผลให้เกิดรอยแตกขนาดเล็ก การบิดตัวของโครงตาข่าย และพลังงานพื้นผิวที่เพิ่มขึ้น ซึ่งเอื้อต่อปฏิกิริยาเคมีที่อุณหภูมิต่ำ กระบวนการนี้มีข้อดีคือกระบวนการง่าย ต้นทุนต่ำ ใช้งานง่าย และง่ายต่อการนำไปใช้ในอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ไม่สามารถแก้ไขปัญหาการรวมตัวของอนุภาคนาโนได้
วิธีการตกตะกอนร่วมทางเคมี
วิธีการตกตะกอนร่วมทางเคมี: วิธีนี้ใช้เกลือเซอร์โคเนียม เกลือปรับสภาพ และสารละลายเกลือไอออนสี ผสมและทำปฏิกิริยากับด่างหรือคาร์บอเนต ทำให้เกิดการตกตะกอนไฮดรอกไซด์หรือคาร์บอเนต จากนั้นจึงนำไปให้ความร้อนและสลายตัวเพื่อให้ได้ผงคอมโพสิตเซอร์โคเนียมออกไซด์ กระบวนการนี้ค่อนข้างซับซ้อน แต่ผงที่ได้มีความบริสุทธิ์สูงและประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม ในขณะเดียวกัน เมื่อใช้วิธีการตกตะกอนทางเคมี ปัญหาหนึ่งที่ต้องใส่ใจคือการเกิดกลุ่มก้อนแข็ง
วิธีการตกตะกอนร่วมทางเคมี
วิธีนี้ใช้เกลือเซอร์โคเนียม เกลือปรับสภาพ และสารละลายเกลือไอออนสี ผสมและทำปฏิกิริยากับด่างหรือคาร์บอเนต ทำให้เกิดการตกตะกอนไฮดรอกไซด์หรือคาร์บอเนต จากนั้นจึงนำไปให้ความร้อนและสลายตัวจนได้ผงคอมโพสิตเซอร์โคเนียมออกไซด์ กระบวนการนี้ค่อนข้างซับซ้อน แต่ผงที่ได้มีความบริสุทธิ์สูงและประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม ในขณะเดียวกัน เมื่อใช้วิธีการตกตะกอนทางเคมี ปัญหาหนึ่งที่ต้องใส่ใจคือการเกิดกลุ่มก้อนแข็ง
วิธีการเผาผนึก
นอกจากวิธีการเตรียมที่แตกต่างกันที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของ ผงเซอร์โคเนียวิธีการเผาผนึกจะส่งผลต่อประสิทธิภาพและสีของเซรามิกเซอร์โคเนียสีด้วย ด้วยการผสมผสานระหว่างศาสตร์และเทคโนโลยีที่หลากหลาย ทำให้มีวิธีการเผาผนึกใหม่ๆ เกิดขึ้นมากมาย นอกเหนือจากวิธีการเผาผนึกแบบดั้งเดิม:
วิธีการเผาผนึกพลาสมาแบบปล่อยประจุ
นักวิชาการได้ทำการทดสอบ ในการเตรียมการเผาผนึกด้วยพลาสมาแบบดิสชาร์จ อุณหภูมิการเผาผนึกมีผลต่อความเหนียวของเซรามิกเซอร์โคเนียมากที่สุด รองลงมาคือเวลาในการเผาผนึก อุณหภูมิการเผาผนึกที่เหมาะสมที่สุดคือ 1,400 องศาเซลเซียส และเวลาเผาผนึกที่เหมาะสมที่สุดคือ 5 นาที เซรามิกเซอร์โคเนียที่เผาผนึกด้วยวิธีนี้มีความแข็งและความเหนียวสูง
การเผาด้วยไมโครเวฟ
การเผาผนึกด้วยไมโครเวฟมีข้อได้เปรียบเหนือวิธีการเผาผนึกแบบดั้งเดิม ซึ่งเป็นวิธีการให้ความร้อนแบบองค์รวม วัสดุจะแปลงพลังงานไมโครเวฟที่ดูดซับไว้เป็นพลังงานจลน์และพลังงานความร้อนระหว่างโมเลกุล เพื่อให้เกิดความร้อนแก่วัสดุโดยรวม การไล่ระดับอุณหภูมิภายในวัสดุค่อนข้างต่ำ จึงแทบไม่ทำให้วัสดุแตกร้าวเนื่องจากความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอ คุณสมบัติทางกายภาพของเซอร์โคเนียที่เตรียมโดยวิธีการเผาผนึกนี้ดีกว่า
บทสรุป
เพื่อตอบสนองความต้องการเซรามิกเซอร์โคเนียสีที่มีสีหลากหลาย ประสิทธิภาพการทำงานที่เสถียร และกระบวนการผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม นักวิจัยทั่วโลกได้พัฒนาเซรามิกเซอร์โคเนียสีมากกว่าสิบชนิด เซอร์โคเนียสีเหล่านี้ไม่เพียงแต่มีความสวยงามโดดเด่นเท่านั้น แต่ยังมีคุณสมบัติเข้ากันได้ทางชีวภาพ ทนทานต่อการสึกหรอ และแข็งแรงเชิงกลสูง เหมาะสำหรับการใช้งานทางการแพทย์ เครื่องประดับ และอิเล็กทรอนิกส์ นักพัฒนากำลังพัฒนากระบวนการเตรียมและค้นคว้าเทคโนโลยีสีเขียวใหม่ๆ อย่างต่อเนื่อง เพื่อลดการใช้ทรัพยากรและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ผง EPICอุปกรณ์ต่างๆ เช่น เครื่องบดลูกบอล ตัวจำแนกประเภท, และ การปรับเปลี่ยนพื้นผิว อุปกรณ์เหล่านี้ให้การสนับสนุนทางเทคนิคที่แข็งแกร่งสำหรับการผลิตเซอร์โคเนียสีประสิทธิภาพสูง เมื่อเทคโนโลยีเหล่านี้ก้าวหน้าขึ้น โอกาสทางการตลาดสำหรับเซรามิกเซอร์โคเนียสีในการผลิตระดับสูงก็จะขยายตัวมากขึ้น ทำให้เป็นวัสดุนวัตกรรมที่ได้รับความนิยมอย่างสูง