يظهر الزركونيا الملون ألوانًا غنية بشكل رئيسي بسبب إضافة عناصر أرضية نادرة مختلفة وعناصر معدنية وأكاسيد ومواد أخرى. استنادًا إلى التوافق الحيوي الجيد واللمعان المعدني الممتاز والخصائص الميكانيكية الجيدة، تم استخدام سيراميك الزركونيا الملون على نطاق واسع بشكل متزايد في الحياة اليومية، بما في ذلك المواد الطبية ومواد ترميم الأسنان وصناعات الديكور ومحطات الهواتف الذكية المحمولة وغيرها من المجالات.
تحضير سيراميك الزركونيا الملون
يتم إعداد الزركونيا الملونة بشكل أساسي بحيث يمكن توزيع اللون بالتساوي في مصفوفة الزركونيا. بالنسبة للسيراميك المركب، وخاصة السيراميك النانوي، نظرًا لصغر حجم الجسيمات ومساحة السطح المحددة الكبيرة والجذب الكهروستاتيكي الكبير وقوة فان دير فالس بين جزيئات الحبر وجزيئات مصفوفة أكسيد الزركونيوم، فمن السهل بالنسبة لجزيئات الحبر والزركونيوم تتكتل جزيئات مصفوفة الأكسيد، الأمر الذي لن يسبب لونًا غير متساوٍ للسيراميك المركب النانوي فحسب، بل يؤثر أيضًا على خواصه الميكانيكية.
ومن ثم، فإن مفتاح تحضير سيراميك الزركونيا الملون ذو الخواص الميكانيكية واللونية الممتازة يكمن في إمكانية التغلب على التكتل بين جزيئات المسحوق. من أجل تحضير سيراميك الزركونيا ذو الأداء الجيد والألوان المتنوعة، يجب إيجاد طريقة مناسبة للتشتت. تستخدم طرق التحضير التالية بشكل شائع:
خلط المرحلة الصلبة
هذه الطريقة هي الطريقة الأكثر استخدامًا في الصناعة لتحضير سيراميك الزركونيا الملون. يتم خلط جزيئات الأكسيد مثل الملونات والمعادن وطحنها بالكرة مع مسحوق الزركونيا النانوي المستقر وفقًا لنسبة كيميائية معينة. يتم بعد ذلك تكرير الجزيئات الصلبة خلال هذه العملية، وتؤدي ظواهر مثل الشقوق الدقيقة وتشويه الشبكة وزيادة الطاقة السطحية إلى حدوث تفاعلات كيميائية في درجات حرارة منخفضة. إنها تتميز بمزايا العملية البسيطة، التكلفة المنخفضة، التشغيل المريح، وسهولة التصنيع. ومع ذلك، لا يمكن لهذه الطريقة التغلب على مشكلة تكتل الجسيمات النانوية.
الترسيب الكيميائي المشترك
تتمثل هذه الطريقة في استخدام ملح الزركونيوم وملح التثبيت ومحلول الملح الأيوني الملون للخلط والتفاعل مع القلويات أو الكربونات وما إلى ذلك لتوليد هيدروكسيد أو ترسيب كربونات بشكل مشترك، ثم التسخين والتحلل للحصول على مسحوق مركب أكسيد الزركونيوم. . العملية معقدة نسبيًا، لكن المسحوق الذي يتم الحصول عليه يتميز بدرجة نقاء عالية وأداء ممتاز. وفي الوقت نفسه، يجب الانتباه إلى تكوين التكتلات الصلبة عند استخدام طريقة الترسيب الكيميائي.
تسلل المرحلة السائلة
ميزة هذه الطريقة هي أنه يمكن تشتيت أيونات التلوين بالتساوي في مصفوفة الزركونيا، ويمكن تحضير المواد المركبة والمواد المتدرجة في نفس الوقت. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام قولبة الحقن للحصول على أجسام زركونيا خضراء بأشكال مختلفة، ومن ثم يمكن تحضير سيراميك الزركونيا الملون بأشكال مختلفة من خلال تسلل الطور السائل.
تلبيد سيراميك الزركونيا الملون
تؤثر طريقة التلبيد أيضًا على أداء ولون سيراميك الزركونيا الملون. مع تقاطع التخصصات وتحسين المستوى العلمي والتكنولوجي، بالإضافة إلى طرق التلبيد التقليدية، ظهرت العديد من طرق التلبيد الجديدة:
تلبد شرارة البلازما
التأثير الأكبر لهذه الطريقة على صلابة سيراميك الزركونيا هو درجة حرارة التلبيد، تليها وقت التلبيد. بعد الاختبار، درجة حرارة التلبيد المثالية هي 1400 درجة ووقت التلبيد الأمثل هو 5 دقائق. يتمتع سيراميك الزركونيا الملبد بهذه الطريقة بصلابة عالية وصلابة للكسر.
تلبيد الميكروويف
يتمتع التلبيد بالميكروويف بمزايا لا يمكن الاستغناء عنها مقارنةً بطرق التلبيد التقليدية. إنها طريقة تسخين شاملة. تقوم المادة بتحويل طاقة الموجات الميكروية الممتصة إلى طاقة حركية بين الجزيئات وطاقة حرارية لتحقيق تأثير التسخين الشامل للمادة. إن التدرج الحراري الداخلي للمادة صغير، لذلك نادراً ما يسبب تشقق المادة بسبب التسخين غير المتساوي. . الخصائص الفيزيائية للزركونيا المحضرة بطريقة التلبيد هذه أفضل.
تصنيف الألوان لسيراميك الزركونيا الملون
النظام الأحمر
وقد وجدت بعض الدراسات أن أكسيد الحديد (Fe2O3) يستخدم كملون ويستخدم 3YSZ كمصفوفة لتحضير سيراميك الزركونيا ذو اللون البرتقالي والأحمر. يمكن أن تصل قيمة الاحمرار إلى 20، ويصاحبها قيمة اصفرار عالية، ولا يمكن أن يلبي لونه متطلبات اللون الأحمر، كما أن إضافة أكسيد الحديد يقلل بشكل كبير من الخواص الميكانيكية لنظام 3YSZ، مما يحد بشكل كبير من تطبيقه الصناعي. ولذلك، أصبح السيراميك الأحمر أندر أنواع السيراميك التي لا يمكن إنتاجها بكميات كبيرة.
النظام الأسود
نظرًا لأن المادة الخام الكيميائية لأكسيد الكوبالت نادرة وباهظة الثمن، فمن أجل تقليل التكاليف، يستخدم الناس ملونات سيراميك الزركونيا السوداء الخالية من الكوبالت المحضرة من MnO2 وFe2O3 وCr2O3 كمواد خام لحرق الإسبنيل بثلاثة ألوان مختلفة، أي داكنة. إسبينل فيروكروم بني، إسبينل حديد منغنيز أحمر داكن، إسبينل منغنيز كروم أخضر داكن. من خلال ضبط نسبة المكونات للتحكم في محتوى كل إسبينل، وتفاعل الألوان الثلاثة مع بعضها البعض، يمكن إنتاج ملون أسود ثابت، مما يقلل التكلفة بشكل كبير ويحسن الفوائد الاقتصادية.
النظام الأزرق
في الوقت الحاضر، تشتمل أصباغ السيراميك الزرقاء بشكل أساسي على مادة الفاناديوم والزركونيوم الزرقاء كمواد تلوين، وإسبنيل الكوبالت والألمنيوم، وإسبنيل النيكل والألومنيوم والملونات من نوع الإسبنيل التي تستخدم أيونات أخرى لتحل محل موضع أيون الكوبالت، والملونات ذات الصلة بالهيكسالومينات والتي تمثلها ملونات الملح واللانثانم. ، على أساس ضمان أداء تجسيد اللون والخصائص الميكانيكية، الاستمرار في استكشاف الملونات الزرقاء الصديقة للبيئة والاقتصادية التي لا تزال محور اتجاهات البحث الحالية.
