Mit der Entwicklung der elektronischen Kommunikation und der Verbesserung des Lebensstandards farbige Zirkonia Keramik findet im Alltag zunehmende Anwendung. Sie wird aufgrund ihrer Biokompatibilität, ihres hervorragenden metallischen Glanzes und ihrer starken mechanischen Eigenschaften geschätzt. Zu den Anwendungsgebieten zählen Zahnrestaurationen, Schmuck und mobile Smartgeräte. Zirkonoxid einzufärben ist jedoch keine leichte Aufgabe.
Herstellung von farbigem Zirkonoxid
Derzeit ist gefärbtes Zirkonoxid auf dem Markt hauptsächlich in verschiedenen Farbtönen erhältlich, die auf die Zugabe verschiedener Seltenerdelemente, Metalle und Oxide zurückzuführen sind. Die Herstellung von gefärbtem Zirkonoxid ist schwierig, da die Sintertemperatur typischerweise zwischen 1550 °C und 1650 °C liegt. Bei hohen Temperaturen zersetzen sich viele Farbstoffe oder Färbemittel oder verdunsten und verlieren ihre Wirksamkeit. Daher ist es eine Herausforderung, durch einfache Zugabe von Farbstoffen oder Färbemitteln leuchtend farbige Zirkonoxidkeramiken herzustellen. Darüber hinaus kann die Zersetzung der Farbstoffe die Dichte von Keramikprodukten beeinträchtigen, wodurch die Zähigkeit des Keramikmaterials deutlich reduziert und die Qualität des Endprodukts beeinträchtigt wird. Daher sind die Herstellung gefärbter Keramiken und die Entwicklung neuer Farbvarianten zentrale Anliegen der Branche. Ungiftige, leuchtend farbige Keramiken mit guten mechanischen Eigenschaften haben sehr breite Marktanwendungsaussichten.
Der „Schlüssel“ zur farbigen Keramik: Pulverkontrolle und Sintertechnologie
Die Qualitätskontrolle des Pulvers ist der Schlüssel
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.
Wie lassen sich die Farbstoffpartikel gleichmäßig in der Zirkonoxidmatrix verteilen und farbige Zirkonoxidkeramiken mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften und hoher Farbintensität herstellen? Entscheidend ist, ob die Agglomeration zwischen den Pulverpartikeln überwunden werden kann. Um Zirkonoxidkeramiken mit guter Leistung und vielfältigen Farben herzustellen, ist ein geeignetes Dispersionsverfahren erforderlich. Die gängigsten sind:
Festphasenmischmethode
Diese Methode ist die in der Industrie am weitesten verbreitete Methode zur Herstellung farbiger Zirkonoxidkeramiken. Die Oxidpartikel wie Farbstoffe und Mineralisatoren werden gemischt und Kugelmühleed 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.
Chemische Kopräzipitationsmethode
Chemische Kopräzipitation: Bei dieser Methode werden Zirkoniumsalz, Stabilisatorsalz und eine Lösung eines färbenden Ionensalzes gemischt und mit Alkali oder Carbonat zu Hydroxid- oder Carbonatniederschlag umgesetzt. Anschließend wird erhitzt und zersetzt, um Zirkoniumoxid-Verbundpulver zu erhalten. Dieser Prozess ist relativ aufwendig, das erhaltene Pulver weist jedoch eine hohe Reinheit und hervorragende Eigenschaften auf. Gleichzeitig besteht bei der chemischen Präzipitation die Gefahr der Bildung harter Agglomerate.
Chemische Kopräzipitationsmethode
Bei diesem Verfahren werden Zirkoniumsalz, Stabilisatorsalz und eine farbgebende Ionensalzlösung gemischt und mit Alkali oder Carbonat zu Hydroxid- oder Carbonatniederschlag umgesetzt. Anschließend wird erhitzt und zersetzt, um Zirkoniumoxid-Verbundpulver zu erhalten. Dieses Verfahren ist relativ aufwendig, das erhaltene Pulver weist jedoch eine hohe Reinheit und hervorragende Eigenschaften auf. Gleichzeitig besteht bei der chemischen Fällung die Gefahr der Bildung harter Agglomerate.
Sinterverfahren
Neben den unterschiedlichen Zubereitungsmethoden, die die Leistung von ZirkonoxidpulverDas Sinterverfahren beeinflusst auch die Leistung und Farbe farbiger Zirkonoxidkeramiken. Auf interdisziplinärer und technologischer Ebene sind neben dem traditionellen Sinterverfahren viele neue Sinterverfahren entstanden:
Entladungsplasmasinterverfahren
Wissenschaftler haben Tests durchgeführt. Bei der Vorbereitung des Plasmaentladungssinterns hat die Sintertemperatur den größten Einfluss auf die Zähigkeit von Zirkonoxidkeramiken, gefolgt von der Sinterzeit. Die optimale Sintertemperatur beträgt 1400 °C und die optimale Sinterzeit 5 Minuten. Die mit diesem Verfahren gesinterten Zirkonoxidkeramiken zeichnen sich durch hohe Härte und Bruchzähigkeit aus.
Mikrowellensintern
Das Mikrowellensintern bietet gegenüber herkömmlichen Sinterverfahren, einem ganzheitlichen Heizverfahren, unersetzliche Vorteile. Das Material wandelt die absorbierte Mikrowellenenergie in kinetische Energie und Wärmeenergie zwischen den Molekülen um, um das gesamte Material zu erwärmen. Der Temperaturgradient im Material ist gering, sodass es selten zu Materialrissen durch ungleichmäßige Erwärmung kommt. Die physikalischen Eigenschaften von Zirkonoxid, das mit diesem Sinterverfahren hergestellt wird, sind besser.
Abschluss
Um die Nachfrage nach farbigen Zirkonoxidkeramiken mit variablen Farben, stabiler Leistung und umweltfreundlichen Verfahren zu decken, haben Forscher weltweit über ein Dutzend Typen entwickelt. Diese farbigen Zirkonoxidkeramiken bieten nicht nur eine hervorragende Ästhetik, sondern zeichnen sich auch durch hohe Biokompatibilität, Verschleißfestigkeit und mechanische Festigkeit aus. Sie eignen sich für medizinische, Schmuck- und Elektronikanwendungen. Entwickler verbessern kontinuierlich die Herstellungsprozesse und erforschen neue umweltfreundliche Technologien, um Ressourcenverbrauch und Umweltbelastung zu reduzieren. EPIC-Pulver's Ausrüstung, wie Kugelmühlen, Klassifikatoren, Und Oberflächenmodifizierung Geräte bieten umfassende technische Unterstützung bei der Herstellung von hochleistungsfähigem farbigem Zirkonoxid. Mit der Weiterentwicklung dieser Technologien werden sich die Marktaussichten für farbige Zirkonoxidkeramik in der High-End-Fertigung verbessern und sie zu einem äußerst beliebten innovativen Material machen.