Elektronik iletişimin gelişmesi ve yaşam standartlarının iyileşmesiyle birlikte, renkli zirkonyum Seramikler günlük hayatta daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Biyouyumlulukları, mükemmel metalik parlaklıkları ve güçlü mekanik özellikleri nedeniyle tercih edilmektedirler. Uygulama alanları arasında diş restorasyonları, mücevherler ve mobil akıllı cihazlar yer almaktadır. Ancak zirkonyuma renk eklemek kolay bir iş değildir.
Renkli Zirkonyum Oksit Hazırlanması
Günümüzde piyasada gördüğümüz renkli zirkonya, çeşitli nadir toprak elementleri, metaller ve oksitlerin eklenmesi nedeniyle çeşitli renkler sunmaktadır. Renkli zirkonya hazırlamanın zorluğu, sinterleme sıcaklığının genellikle 1550°C ile 1650°C arasında olmasından kaynaklanmaktadır. Yüksek sıcaklıklarda birçok renklendirici veya renklendirici madde ayrışır veya buharlaşır ve etkinliğini kaybeder. Bu nedenle, yalnızca renklendirici veya boya ekleyerek parlak renkli zirkonya seramikleri oluşturmak zordur. Ayrıca, renklendiricilerin ayrışması seramik ürünlerin yoğunluğunu engelleyerek seramik malzemenin dayanıklılığını önemli ölçüde azaltabilir ve nihai ürünün kalitesini etkileyebilir. Sonuç olarak, renkli seramiklerin hazırlanması ve yeni renk çeşitlerinin geliştirilmesi sektördeki temel endişelerdir. İyi mekanik özelliklere sahip, toksik olmayan, canlı renkli seramikler çok geniş bir pazar uygulama potansiyeline sahiptir.
Renkli Seramiklerin "Anahtarı": Toz Kontrolü ve Sinterleme Teknolojisi
Toz Kalite Kontrolü Anahtardır
Renkli zirkonyumun hazırlanması, esas olarak renklendiricinin zirkonyum matrisinde eşit şekilde dağılmasını sağlamaktır. Kompozit seramikler, özellikle nanokompozit seramikler için, küçük boyutlu olmaları nedeniyle parçacık boyutu Renklendirici parçacıklar ve zirkonyum matrisi, geniş özgül yüzey alanı ve parçacıklar arasındaki büyük elektrostatik çekim ve van der Waals kuvveti nedeniyle, renklendirici parçacıklar ve zirkonyum matris parçacıkları kümeleşmeye eğilimlidir. Bu durum, nanokompozit seramiklerin renginin eşit olmamasına yol açmakla kalmaz, aynı zamanda mekanik özelliklerini de etkiler.
Peki, renklendirici partiküllerin zirkonyum matrisinde eşit şekilde dağılmasını ve mükemmel mekanik özelliklere ve kromatikliğe sahip renkli zirkonyum seramiklerin hazırlanmasını nasıl sağlayabiliriz? İşin sırrı, toz partikülleri arasındaki topaklanmanın aşıp aşılamayacağında yatmaktadır. İyi performansa ve çeşitli renklere sahip zirkonyum seramikler hazırlamak için uygun bir dispersiyon yöntemi bulmak gerekir. Yaygın olarak kullanılan yöntemler şunlardır:
Katı Faz Karıştırma Yöntemi
Bu yöntem, endüstride renkli zirkonyum seramikleri hazırlamak için en yaygın kullanılan yöntemdir. Renklendiriciler ve mineralleştiriciler gibi oksit parçacıkları karıştırılır ve bilyalı değirmenbelirli bir standarda göre kararlı zirkonyum nano tozları ile kaplanmıştır kimyasal Bu işlemde katı parçacık taneleri rafine edilir. Mikro çatlaklar, kafes bozulması ve artan yüzey enerjisi oluşur ve bu da düşük sıcaklıktaki kimyasal reaksiyonlara elverişlidir. Basit işlem, düşük maliyet, kolay kullanım ve kolay endüstriyelleştirme avantajlarına sahiptir. Ancak bu yöntem, nanopartikül aglomerasyonu sorununu çözemez.
Kimyasal Kopresipitasyon Yöntemi
Kimyasal çöktürme yöntemi: Bu yöntemde, zirkonyum tuzu, stabilizatör tuzu ve renklendirici iyon tuzu çözeltisi, alkali veya karbonatla karıştırılıp reaksiyona sokularak hidroksit veya karbonat çökelmesi oluşturur. Daha sonra ısıtılıp ayrıştırılarak zirkonyum oksit kompozit tozu elde edilir. Bu işlem nispeten karmaşıktır, ancak elde edilen toz yüksek saflıkta ve mükemmel performansa sahiptir. Aynı zamanda, kimyasal çöktürme yöntemi kullanılırken dikkat edilmesi gereken bir sorun da sert aglomeraların oluşumudur.
Kimyasal Kopresipitasyon Yöntemi
Bu yöntemde, zirkonyum tuzu, stabilizatör tuzu ve renklendirici iyon tuzu çözeltisi, alkali veya karbonatla karıştırılıp reaksiyona sokularak hidroksit veya karbonat çökelmesi oluşturur. Daha sonra ısıtılıp ayrıştırılarak zirkonyum oksit kompozit tozu elde edilir. Bu işlem nispeten karmaşıktır, ancak elde edilen toz yüksek saflıkta ve mükemmel performansa sahiptir. Aynı zamanda, kimyasal çökeltme yöntemi kullanılırken dikkat edilmesi gereken bir sorun da sert aglomeraların oluşumudur.
Sinterleme Yöntemi
Performansı etkileyen farklı hazırlama yöntemlerine ek olarak, zirkonyum tozuSinterleme yöntemi, renkli zirkonyum seramiklerin performansını ve rengini de etkileyecektir. Disiplinler arası ve teknolojik gelişmelerle birlikte, geleneksel sinterleme yöntemine ek olarak birçok yeni sinterleme yöntemi ortaya çıkmıştır:
Deşarj Plazma Sinterleme Yöntemi
Bilim insanları testler yapmıştır. Deşarj plazma sinterlemesinin hazırlanmasında, sinterleme sıcaklığı zirkonya seramiklerinin tokluğu üzerinde en büyük etkiye sahiptir, bunu sinterleme süresi takip eder. En iyi sinterleme sıcaklığı 1400°C ve en iyi sinterleme süresi 5 dakikadır. Bu yöntemle sinterlenen zirkonya seramikler yüksek sertliğe ve kırılma tokluğuna sahiptir.
Mikrodalga Sinterleme
Mikrodalga sinterleme, bütünsel bir ısıtma yöntemi olan geleneksel sinterleme yöntemlerine kıyasla vazgeçilmez avantajlara sahiptir. Malzeme, emilen mikrodalga enerjisini moleküller arası kinetik enerjiye ve termal enerjiye dönüştürerek malzemenin tamamını ısıtma etkisine ulaşır. Malzemenin içindeki sıcaklık gradyanı küçük olduğundan, dengesiz ısıtma nedeniyle malzemenin çatlaması nadiren görülür. Bu sinterleme yöntemiyle hazırlanan zirkonyumun fiziksel özellikleri daha iyidir.
Çözüm
Değişken renklere, istikrarlı performansa ve çevre dostu işlemlere sahip renkli zirkonyum seramiklere olan talebi karşılamak için dünya çapındaki araştırmacılar bir düzineden fazla tür geliştirdi. Bu renkli zirkonyumlar yalnızca mükemmel estetik sunmakla kalmayıp aynı zamanda mükemmel biyouyumluluk, aşınma direnci ve mekanik mukavemet de sergiliyor. Tıbbi, mücevher ve elektronik uygulamalar için uygundurlar. Geliştiriciler, kaynak tüketimini ve çevresel etkiyi azaltmak için hazırlama süreçlerini sürekli olarak iyileştiriyor ve yeni çevre dostu teknolojiler araştırıyor. EPİK Tozbilyalı değirmenler gibi ekipmanlar, sınıflandırıcılar, Ve yüzey modifikasyonu Cihazlar, yüksek performanslı renkli zirkonyum üretimi için güçlü teknik destek sağlar. Bu teknolojiler ilerledikçe, yüksek kaliteli üretimde renkli zirkonyum seramiklerin pazar beklentileri genişleyecek ve bu da onu oldukça tercih edilen yenilikçi bir malzeme haline getirecektir.