Farbiges Zirkonoxid zeigt satte Farben, hauptsächlich aufgrund der Zugabe verschiedener Seltenerdelemente, Metallelemente, Oxide und anderer Materialien. Aufgrund ihrer guten Biokompatibilität, ihres hervorragenden metallischen Glanzes und ihrer guten mechanischen Eigenschaften werden farbige Zirkonoxidkeramiken im täglichen Leben immer häufiger eingesetzt, darunter medizinische und zahnmedizinische Restaurationsmaterialien, Dekorationsindustrien, mobile Smartphone-Terminals und andere Bereiche.
Herstellung von farbiger Zirkonoxidkeramik
Die Herstellung von farbigem Zirkonoxid erfolgt im Wesentlichen so, dass der Farbstoff gleichmäßig in der Zirkonoxidmatrix verteilt werden kann. Bei Verbundkeramiken, insbesondere Nanokompositkeramiken, ist es aufgrund der geringen Partikelgröße, der großen spezifischen Oberfläche und der großen elektrostatischen Anziehungskraft und Van-der-Waals-Kraft zwischen den Tonerpartikeln und den Zirkoniumoxid-Matrixpartikeln leicht, dass die Tonerpartikel und das Zirkonium beschädigt werden Oxidmatrixpartikel agglomerieren, was nicht nur zu einer ungleichmäßigen Farbe der Nanokompositkeramik führt, sondern auch deren mechanische Eigenschaften beeinträchtigt.
Daher liegt der Schlüssel zur Herstellung farbiger Zirkonoxidkeramiken mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften und Chromatizität darin, ob die Agglomeration zwischen Pulverpartikeln überwunden werden kann. Um Zirkonoxidkeramik mit guter Leistung und verschiedenen Farben herzustellen, muss eine geeignete Dispergiermethode gefunden werden. Die folgenden Zubereitungsmethoden werden üblicherweise verwendet:
Festphasenmischen
Diese Methode ist die in der Industrie am häufigsten verwendete Methode zur Herstellung von farbiger Zirkonoxidkeramik. Oxidpartikel wie Farbstoffe und Mineralisatoren werden in einem bestimmten chemischen Verhältnis mit stabilem Zirkonoxid-Nanopulver gemischt und in einer Kugelmühle vermahlen. Die Feststoffpartikel werden dann während dieses Prozesses verfeinert, und es treten Phänomene wie Mikrorisse, Gitterverzerrungen und eine Erhöhung der Oberflächenenergie auf, die für die Realisierung chemischer Reaktionen bei niedrigen Temperaturen von Vorteil sind. Es bietet die Vorteile eines einfachen Prozesses, niedriger Kosten, einer bequemen Bedienung und einer einfachen Industrialisierung. Allerdings kann diese Methode das Problem der Nanopartikelagglomeration nicht lösen.
Chemische Kofällung
Bei dieser Methode werden Zirkoniumsalz, Stabilisatorsalz und farbige Ionensalzlösung zum Mischen, Reagieren mit Alkali oder Carbonat usw. verwendet, um gemeinsam einen Hydroxid- oder Carbonatniederschlag zu erzeugen, und dann erhitzt und zersetzt, um Zirkoniumoxid-Verbundpulver zu erhalten. . Der Prozess ist relativ komplex, das erhaltene Pulver weist jedoch eine hohe Reinheit und hervorragende Leistung auf. Gleichzeitig ist bei der chemischen Fällung auf die Bildung harter Agglomerate zu achten.
Flüssigphaseninfiltration
Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass die Farbstoffionen gleichmäßig in der Zirkonoxidmatrix verteilt werden können und gleichzeitig Verbundmaterialien und Gradientenmaterialien hergestellt werden können. Darüber hinaus können durch Spritzgießen Zirkonoxid-Grünkörper unterschiedlicher Form erhalten werden, und anschließend können durch Flüssigphaseninfiltration farbige Zirkonoxidkeramiken unterschiedlicher Form hergestellt werden.
Sintern von farbiger Zirkonoxidkeramik
Auch die Sintermethode beeinflusst die Leistung und Farbe farbiger Zirkonoxidkeramik. Mit der interdisziplinären Zusammenarbeit und der Verbesserung des wissenschaftlichen und technologischen Niveaus sind neben den traditionellen Sintermethoden viele neue Sintermethoden entstanden:
Funkenplasmasintern
Den größten Einfluss dieser Methode auf die Zähigkeit von Zirkonoxidkeramik hat die Sintertemperatur, gefolgt von der Sinterzeit. Nach dem Test beträgt die optimale Sintertemperatur 1400 Grad und die optimale Sinterzeit 5 Minuten. Die nach diesem Verfahren gesinterten Zirkonoxidkeramiken weisen eine hohe Härte und Bruchzähigkeit auf.
Mikrowellensintern
Das Mikrowellensintern hat gegenüber herkömmlichen Sintermethoden unersetzliche Vorteile. Es handelt sich um eine umfassende Heizmethode. Das Material wandelt die absorbierte Mikrowellenenergie in intermolekulare kinetische Energie und thermische Energie um, um den Effekt einer Gesamterwärmung des Materials zu erzielen. Der interne Temperaturgradient des Materials ist gering, so dass es aufgrund ungleichmäßiger Erwärmung selten zu Rissen im Material kommt. . Die physikalischen Eigenschaften von Zirkonoxid, das mit dieser Sintermethode hergestellt wird, sind besser.
Farbklassifizierung von farbiger Zirkonoxidkeramik
Rotes System
Einige Studien haben ergeben, dass Eisenoxid (Fe2O3) als Farbstoff und 3YSZ als Matrix zur Herstellung orangerot gefärbter Zirkonoxidkeramik verwendet wird. Der Rotwert kann bis zu 20 erreichen und begleitet von einem hohen Gelbwert ist seine Farbe nicht. Es kann die Rotanforderung nicht erfüllen, und die Zugabe von Eisenoxid verringert die mechanischen Eigenschaften des 3YSZ-Systems erheblich, was seine industrielle Anwendung stark einschränkt. Daher ist rote Keramik zur seltensten Keramikart geworden, die nicht in Massenproduktion hergestellt werden kann.
Schwarzes System
Da der chemische Rohstoff Kobaltoxid knapp und teuer ist, werden zur Kostensenkung kobaltfreie schwarze Zirkonoxidkeramikfarbstoffe aus MnO2, Fe2O3 und Cr2O3 als Rohstoffe verwendet, um Spinell in drei verschiedenen Farben, also dunkel, zu brennen Brauner Ferrochrom-Spinell, dunkelroter Ferromangan-Spinell, dunkelgrüner Chrom-Mangan-Spinell. Durch die Anpassung des Anteils der Inhaltsstoffe, um den Gehalt jedes Spinells zu steuern, und durch die Wechselwirkung der drei Farben miteinander kann ein stabiler schwarzer Farbstoff hergestellt werden, der die Kosten erheblich senkt und den wirtschaftlichen Nutzen verbessert.
Blaues System
Derzeit umfassen blaue Keramikpigmente hauptsächlich Vanadium-Zirkonium-Blau-Material als Farbstoff, Kobalt-Aluminium-Spinell, Nickel-Aluminium-Spinell und Farbstoffe vom Spinell-Typ, die andere Ionen verwenden, um die Kobaltion-Position zu ersetzen, sowie Hexaaluminat. Verwandte Farbstoffe, dargestellt durch Salz- und Lanthan-Farbstoffe , auf der Grundlage der Gewährleistung der Farbwiedergabeleistung und der mechanischen Eigenschaften, weiterhin umweltfreundliche und wirtschaftliche blaue Farbstoffe zu erforschen, stehen immer noch im Mittelpunkt der aktuellen Forschungsrichtungen.
