זירקוניה צבעונית מציגה צבעים עשירים בעיקר בגלל תוספת של יסודות אדמה נדירים שונים, יסודות מתכת, תחמוצות וחומרים אחרים. בהתבסס על התאימות הביולוגית הטובה שלה, הברק המתכתי המצוין והתכונות המכאניות הטובות שלה, קרמיקת זירקוניה צבעונית נמצאת בשימוש נרחב יותר בחיי היומיום, כולל חומרים לשיקום רפואי ושיניים, תעשיות קישוט ומסופי סמארטפונים ניידים ותחומים אחרים.
הכנת קרמיקה זירקוניה צבעונית
ההכנה של זירקוניה צבעונית היא בעצם כך שחומר הצבע יכול להיות מופץ באופן שווה במטריצת הזירקוניה. עבור קרמיקה מרוכבת, במיוחד קרמיקה ננו-מרוכבת, בשל גודל החלקיקים הקטן, שטח הפנים הספציפי הגדול ומשיכה אלקטרוסטטית גדולה וכוח ואן דר וואלס בין חלקיקי הטונר וחלקיקי מטריצת תחמוצת הזירקוניום, קל לחלקיקי הטונר ולזירקוניום. חלקיקי מטריצת תחמוצת יצטברו, מה שיגרום לא רק לצבע לא אחיד של קרמיקה ננו מרוכבת, אלא גם ישפיע על התכונות המכניות שלה.
לפיכך, המפתח להכנת קרמיקה זירקוניה צבעונית עם תכונות מכניות וצבעוניות מצוינות טמון בשאלה האם ניתן להתגבר על הצבירה בין חלקיקי אבקה. על מנת להכין קרמיקה זירקוניה עם ביצועים טובים וצבעים שונים, יש למצוא שיטת פיזור מתאימה. שיטות ההכנה הבאות משמשות בדרך כלל:
ערבוב פאזה מוצקה
שיטה זו היא השיטה הנפוצה ביותר בתעשייה להכנת קרמיקה זירקוניה צבעונית. חלקיקי תחמוצת כגון חומרי צבע ומינרליזטור מעורבים וטוחנים בכדור עם ננו-אבקת זירקוניה יציבה לפי יחס כימי מסוים. החלקיקים המוצקים הם לאחר מכן. זה מתעדן במהלך תהליך זה, ומתרחשות תופעות כמו מיקרו-סדקים, עיוות סריג ועליית אנרגיית פני השטח המועילים למימוש תגובות כימיות בטמפרטורה נמוכה. יש לו את היתרונות של תהליך פשוט, עלות נמוכה, תפעול נוח ותיעוש קל. עם זאת, שיטה זו אינה יכולה להתגבר על בעיית הצבירה של ננו-חלקיקים.
משקעים כימיים
שיטה זו היא להשתמש במלח זירקוניום, מלח מייצב ותמיסת מלח יונים צבעוניים כדי לערבב, להגיב עם אלקלי או קרבונט וכו' כדי ליצור במשותף משקעים של הידרוקסיד או קרבונט, ולאחר מכן לחמם ולהתפרק כדי להשיג אבקת תחמוצת זירקוניום. . התהליך מורכב יחסית, אך האבקה המתקבלת היא בעלת טוהר גבוה וביצועים מצוינים. יחד עם זאת, יש לשים לב להיווצרות אגרטלים קשים בעת שימוש בשיטת המשקעים הכימיים.
חדירת שלב נוזלי
היתרון בשיטה זו הוא שניתן לפזר באופן שווה את יוני הצבע במטריצת הזירקוניה, וניתן להכין בו זמנית חומרים מרוכבים וחומרי שיפוע. בנוסף, ניתן להשתמש בהזרקה לקבלת גופי זירקוניה ירוקים בצורות שונות, ולאחר מכן ניתן להכין קרמיקה זירקוניה צבעונית בצורות שונות באמצעות חדירת פאזה נוזלית.
סינון של קרמיקה זירקוניה צבעונית
שיטת הסינטרינג משפיעה גם על הביצועים והצבע של קרמיקה זירקוניה צבעונית. עם התחומים הרוחביים ושיפור הרמה המדעית והטכנולוגית, בנוסף לשיטות סינטר מסורתיות, צצו שיטות סינטר חדשות רבות:
Spark Plasma Sintering
ההשפעה הגדולה ביותר של שיטה זו על הקשיחות של קרמיקה זירקוניה היא טמפרטורת הסינטר, ואחריה זמן הסינטרינג. לאחר הבדיקה, טמפרטורת הסינטר האופטימלית היא 1400 מעלות וזמן הסינטר האופטימלי הוא 5 דקות. לקרמיקת הזירקוניה המוטבעת בשיטה זו יש קשיות גבוהה וקשיחות שבר.
סינטרה במיקרוגל
לסינטרינג במיקרוגל יתרונות שאין להם תחליף על פני שיטות סינטר מסורתיות. זוהי שיטת חימום כוללת. החומר ממיר את אנרגיית המיקרוגל הנספגת לאנרגיה קינטית בין מולקולרית ואנרגיה תרמית כדי להשיג את האפקט של החימום הכולל של החומר. שיפוע הטמפרטורה הפנימי של החומר הוא קטן, ולכן לעתים רחוקות הוא גורם לסדק של החומר עקב חימום לא אחיד. . התכונות הפיזיקליות של זירקוניה שהוכנו בשיטת סינטר זו טובות יותר.
סיווג צבע של קרמיקה זירקוניה צבעונית
מערכת אדומה
כמה מחקרים מצאו שתחמוצת ברזל (Fe2O3) משמשת כחומר צבע ו-3YSZ משמשת כמטריצה להכנת קרמיקת זירקוניה בצבע כתום-אדום. ערך האדמומיות יכול להגיע עד 20, ובליווי ערך צהוב גבוה, צבעו אינו אינו יכול לעמוד בדרישת האדום, ותוספת תחמוצת ברזל מפחיתה מאוד את התכונות המכניות של מערכת 3YSZ, ומגבילה מאוד את היישום התעשייתי שלה. לכן, קרמיקה אדומה הפכה לסוג הקרמיקה הנדיר ביותר שלא ניתן לייצור המוני.
מערכת שחורה
מכיוון שחומר הגלם הכימי תחמוצת קובלט הוא דל ויקר, על מנת להוזיל עלויות, אנשים משתמשים בצבעי קרמיקה שחורה זירקוניה שחורה נטולת קובלט שהוכנו מ-MnO2, Fe2O3 ו- Cr2O3 כחומרי גלם לשריפת ספינל בשלושה צבעים שונים, כלומר כהה. ספינל פרוכרום חום, ספינל פרומנגן אדום כהה, ספינל מנגן כרום ירוק כהה. על ידי התאמת פרופורציה של המרכיבים כדי לשלוט בתכולת כל ספינל, ושלושת הצבעים מקיימים אינטראקציה זה עם זה, ניתן לייצר צבע שחור יציב, אשר מוזיל מאוד את העלות ומשפר את היתרונות הכלכליים.
מערכת כחולה
כיום, פיגמנטים קרמיים כחולים כוללים בעיקר חומר כחול ונדיום-זירקוניום כחומר צבע, קובלט-אלומיניום ספינל, ניקל-אלומיניום ספינל וחומרי צבע מסוג ספינל המשתמשים ביונים אחרים כדי להחליף את מיקום יוני הקובלט, hexaluminate חומרי צבע קשורים המיוצגים על ידי מלח ולנטנום. , על בסיס הבטחת ביצועי עיבוד צבע ומאפיינים מכניים, המשך לחקור חומרי צבע כחולים ידידותיים לסביבה וחסכוניים הם עדיין המוקד של כיווני המחקר הנוכחיים.
