Renkli zirkonya, esas olarak farklı nadir toprak elementleri, metal elementler, oksitler ve diğer malzemelerin eklenmesi nedeniyle zengin renkler gösterir. İyi biyouyumluluğu, mükemmel metalik parlaklığı ve iyi mekanik özellikleri nedeniyle renkli zirkonya seramikleri, tıbbi ve dişçilik restoratif malzemeleri, dekorasyon endüstrileri ve mobil akıllı telefon terminalleri ve diğer alanlar dahil olmak üzere günlük yaşamda giderek daha yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.
Renkli Zirkonya Seramiklerinin Hazırlanması
Renkli zirkonyanın hazırlanması esasen renklendiricinin zirkonya matrisinde eşit şekilde dağılabilmesini sağlar. Kompozit seramikler, özellikle de nanokompozit seramikler için, küçük parçacık boyutu, geniş spesifik yüzey alanı ve toner parçacıkları ile zirkonyum oksit matris parçacıkları arasındaki büyük elektrostatik çekim ve van der Waals kuvveti nedeniyle, toner parçacıkları ve zirkonyum için kolay bir işlemdir. Oksit matris parçacıklarının topaklaşması, yalnızca nanokompozit seramiklerin eşit olmayan rengine neden olmakla kalmayacak, aynı zamanda mekanik özelliklerini de etkileyecektir.
Bu nedenle, mükemmel mekanik özelliklere ve renkliliğe sahip renkli zirkonya seramikleri hazırlamanın anahtarı, toz parçacıkları arasındaki topaklanmanın üstesinden gelinip gelinemeyeceğinde yatmaktadır. İyi performansa ve çeşitli renklere sahip zirkonya seramikleri hazırlamak için uygun bir dispersiyon yönteminin bulunması gerekir. Aşağıdaki hazırlama yöntemleri yaygın olarak kullanılır:
Katı Faz Karıştırma
Bu yöntem endüstride renkli zirkonya seramiklerinin hazırlanmasında en sık kullanılan yöntemdir. Renklendiriciler ve mineralleştiriciler gibi oksit parçacıkları, stabil zirkonya nano tozu ile belirli bir kimyasal orana göre karıştırılarak bilyalı öğütülür. Katı parçacıklar daha sonra bu işlem sırasında rafine edilir ve düşük sıcaklıktaki kimyasal reaksiyonların gerçekleştirilmesine faydalı olan mikro çatlaklar, kafes bozulması ve yüzey enerjisi artışı gibi olaylar meydana gelir. Basit işlem, düşük maliyet, rahat çalışma ve kolay sanayileşme avantajlarına sahiptir. Ancak bu yöntem nanoparçacık topaklaşması sorununun üstesinden gelemez.
Kimyasal Birlikte Yağış
Bu yöntem, zirkonyum tuzu, stabilizatör tuzu ve renkli iyon tuzu çözeltisinin birlikte hidroksit veya karbonat çökelmesi oluşturmak için alkali veya karbonat vb. ile karıştırılması, reaksiyona sokulması ve daha sonra zirkonyum oksit kompozit tozu elde etmek için ısıtılması ve ayrıştırılmasıdır. . İşlem nispeten karmaşıktır ancak elde edilen toz yüksek saflığa ve mükemmel performansa sahiptir. Aynı zamanda kimyasal çökeltme yöntemi kullanılırken sert topaklanmaların oluşmasına dikkat edilmelidir.
Sıvı Faz Sızıntısı
Bu yöntemin avantajı, renklendirici iyonların zirkonya matrisi içerisinde eşit şekilde dağılabilmesi ve kompozit malzemeler ile gradyan malzemelerinin aynı anda hazırlanabilmesidir. Ayrıca farklı şekillerde zirkonya yeşil gövdeleri elde etmek için enjeksiyon kalıplama kullanılabilir ve daha sonra sıvı faz infiltrasyonu yoluyla farklı şekillerde renkli zirkonya seramikleri hazırlanabilir.
Renkli Zirkonya Seramiklerinin Sinterlenmesi
Sinterleme yöntemi aynı zamanda renkli zirkonya seramiklerinin performansını ve rengini de etkiler. Çapraz disiplin ve bilimsel ve teknolojik düzeyin gelişmesiyle birlikte, geleneksel sinterleme yöntemlerine ek olarak birçok yeni sinterleme yöntemi ortaya çıkmıştır:
Kıvılcım Plazma Sinterleme
Bu yöntemin zirkonya seramiklerinin tokluğu üzerindeki en büyük etkisi sinterleme sıcaklığı ve ardından sinterleme süresidir. Test sonrasında optimum sinterleme sıcaklığı 1400 derece ve optimum sinterleme süresi 5 dakikadır. Bu yöntemle sinterlenen zirkonya seramikleri yüksek sertliğe ve kırılma tokluğuna sahiptir.
Mikrodalga Sinterleme
Mikrodalga sinterlemenin geleneksel sinterleme yöntemlerine göre yeri doldurulamaz avantajları vardır. Genel bir ısıtma yöntemidir. Malzeme, malzemenin genel ısınmasının etkisini elde etmek için emilen mikrodalga enerjisini moleküller arası kinetik enerjiye ve termal enerjiye dönüştürür. Malzemenin iç sıcaklık gradyanı küçüktür, bu nedenle düzensiz ısınma nedeniyle nadiren malzemenin çatlamasına neden olur. . Bu sinterleme yöntemiyle hazırlanan zirkonyanın fiziksel özellikleri daha iyidir.
Renkli Zirkonya Seramiklerinin Renk Sınıflandırması
Kırmızı Sistem
Bazı çalışmalarda turuncu-kırmızı renkli zirkonya seramiklerinin hazırlanmasında renklendirici olarak demir oksidin (Fe2O3), matris olarak ise 3YSZ'nin kullanıldığı bulunmuştur. Kırmızılık değeri 20'ye kadar çıkabilmektedir ve yüksek sarılık değeriyle birlikte rengi kırmızı gereksinimini karşılayamaz ve demir oksit ilavesi 3YSZ sisteminin mekanik özelliklerini büyük ölçüde azaltarak endüstriyel uygulamasını büyük ölçüde sınırlandırır. Bu nedenle kırmızı seramikler seri üretimi yapılamayan en nadir seramik türü haline geldi.
Siyah Sistem
Kimyasal hammaddesi kobalt oksit az ve pahalı olduğundan maliyetleri düşürmek amacıyla insanlar, spinel'i üç farklı renkte yani koyu renkte yakmak için hammadde olarak MnO2, Fe2O3 ve Cr2O3'ten hazırlanan kobalt içermeyen siyah zirkonya seramik renklendiricileri kullanıyorlar. Kahverengi ferrokrom spinel, koyu kırmızı ferromangan spinel, koyu yeşil krom manganez spinel. Her bir spinelin içeriğini kontrol etmek için bileşenlerin oranını ayarlayarak ve üç renk birbiriyle etkileşime girerek, maliyeti büyük ölçüde azaltan ve ekonomik faydaları artıran kararlı bir siyah renklendirici üretilebilir.
Mavi Sistem
Şu anda, mavi seramik pigmentleri esas olarak renklendirici olarak vanadyum-zirkonyum mavisi malzemesini, kobalt-alüminyum spinel, nikel-alüminyum spinel ve kobalt iyonu pozisyonunu değiştirmek için diğer iyonları kullanan spinel tipi renklendiricileri, tuz ve lantan renklendiricilerle temsil edilen heksaalüminat İlgili renklendiricileri içerir. Renksel geriverim performansı ve mekanik özelliklerin sağlanması temelinde, çevre dostu ve ekonomik mavi renklendiricilerin araştırılması halen mevcut araştırma yönelimlerinin odak noktasıdır.
