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
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.
แล้วจะทำอย่างไรให้อนุภาคสีกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอในเมทริกซ์เซอร์โคเนีย และเตรียมเซรามิกเซอร์โคเนียสีที่มีคุณสมบัติเชิงกลและสีที่ดีเยี่ยมได้? สิ่งสำคัญคือสามารถเอาชนะการเกาะตัวกันของอนุภาคผงได้หรือไม่ เพื่อที่จะเตรียมเซรามิกเซอร์โคเนียที่มีประสิทธิภาพดีและมีสีสันหลากหลาย จำเป็นต้องหาวิธีการกระจายตัวที่เหมาะสม วิธีการที่ใช้กันทั่วไปมีดังนี้:
วิธีการผสมเฟสของแข็ง
วิธีนี้เป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในอุตสาหกรรมในการเตรียมเซรามิกเซอร์โคเนียสี อนุภาคออกไซด์ เช่น สีและแร่ธาตุ จะถูกผสมเข้าด้วยกัน โรงงานลูกบอลed 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.
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