유색 지르코니아는 주로 다양한 희토류 원소, 금속 원소, 산화물 및 기타 재료를 첨가하여 풍부한 색상을 나타냅니다. 우수한 생체 적합성, 뛰어난 금속 광택 및 우수한 기계적 특성을 바탕으로 컬러 지르코니아 세라믹은 의료 및 치과 수복 재료, 장식 산업, 모바일 스마트폰 단말기 및 기타 분야를 포함하여 일상 생활에서 점점 더 널리 사용되고 있습니다.
유색 지르코니아 세라믹의 제조
착색된 지르코니아의 제조는 본질적으로 착색제가 지르코니아 매트릭스에 고르게 분포될 수 있도록 하기 위한 것입니다. 복합 세라믹, 특히 나노복합 세라믹의 경우, 입자 크기가 작고, 비표면적이 크며, 토너 입자와 산화지르코늄 매트릭스 입자 사이의 정전기 인력 및 반데르발스 힘이 크기 때문에 토너 입자와 지르코늄이 쉽게 결합할 수 있습니다. 산화물 매트릭스 입자가 응집되어 나노복합 세라믹의 색상이 고르지 않게 될 뿐만 아니라 기계적 특성에도 영향을 미칩니다.
따라서 우수한 기계적 성질과 색도를 갖는 유색 지르코니아 세라믹을 제조하는 관건은 분말 입자간의 뭉침 현상을 극복할 수 있느냐에 달려 있다. 좋은 성능과 다양한 색상을 지닌 지르코니아 세라믹을 제조하기 위해서는 적절한 분산방법을 찾아야 한다. 다음과 같은 준비 방법이 일반적으로 사용됩니다.
고체상 혼합
이 방법은 유색 지르코니아 세라믹을 제조하기 위해 업계에서 가장 일반적으로 사용되는 방법입니다. 착색제, 광화제 등의 산화물 입자를 안정된 지르코니아 나노분말과 일정한 화학적 비율에 따라 혼합하여 볼밀링한 것입니다. 이 과정에서 고체입자가 미세화되고 미세균열, 격자왜곡, 표면에너지 증가 등 저온 화학반응을 구현하는데 유리한 현상이 발생한다. 공정이 간단하고 비용이 저렴하며 조작이 편리하고 산업화가 용이하다는 장점이 있습니다. 그러나 이 방법으로는 나노입자 응집 문제를 극복할 수 없다.
화학적 공침
지르코늄염, 안정염 및 유색이온염 용액을 사용하여 알칼리나 탄산염 등과 혼합, 반응시켜 공동으로 수산화물 또는 탄산염 침전을 생성시킨 후 가열, 분해하여 산화지르코늄 복합분말을 얻는 방법이다. . 공정은 상대적으로 복잡하지만, 얻어지는 분말은 순도가 높고 성능이 우수합니다. 동시에, 화학적 침전 방법을 사용할 때 단단한 응집체 형성에 주의를 기울여야 합니다.
액상 침투
이 방법의 장점은 착색제 이온이 지르코니아 매트릭스에 고르게 분산될 수 있으며, 복합재료와 구배재료를 동시에 제조할 수 있다는 점이다. 또한, 사출 성형을 사용하여 다양한 모양의 지르코니아 그린체를 얻을 수 있으며, 액상 침투를 통해 다양한 모양의 유색 지르코니아 세라믹을 제조할 수 있습니다.
유색 지르코니아 세라믹의 소결
소결 방법은 유색 지르코니아 세라믹의 성능과 색상에도 영향을 미칩니다. 학문간 융합과 과학 기술 수준의 향상으로 전통적인 소결 방법 외에도 다음과 같은 새로운 소결 방법이 많이 등장했습니다.
스파크 플라즈마 소결
지르코니아 세라믹의 인성에 대한 이 방법의 가장 큰 영향은 소결 온도와 소결 시간입니다. 테스트 후 최적의 소결 온도는 1400도, 최적의 소결 시간은 5분입니다. 이 방법으로 소결된 지르코니아 세라믹은 높은 경도와 파괴인성을 갖고 있습니다.
마이크로파 소결
마이크로파 소결은 전통적인 소결 방법에 비해 대체할 수 없는 이점을 가지고 있습니다. 종합적인 가열 방식입니다. 재료는 흡수된 마이크로파 에너지를 분자간 운동 에너지와 열 에너지로 변환하여 재료의 전반적인 가열 효과를 얻습니다. 재료의 내부 온도 구배가 작아 가열 불균일로 인한 재료의 균열이 거의 발생하지 않습니다. . 이 소결 방법으로 제조된 지르코니아의 물리적 특성이 더 좋습니다.
유색 지르코니아 세라믹의 색상 분류
레드계
일부 연구에서는 산화철(Fe2O3)이 착색제로 사용되고 3YSZ가 주황색-빨간색 지르코니아 세라믹을 제조하기 위한 매트릭스로 사용되는 것으로 나타났습니다. 적색도 값은 최대 20에 도달할 수 있으며 높은 황색도 값과 함께 색상이 빨간색 요구 사항을 충족할 수 없으며 산화철을 첨가하면 3YSZ 시스템의 기계적 특성이 크게 감소하여 산업 적용이 크게 제한됩니다. 따라서 적색자기는 대량생산이 불가능한 가장 희귀한 도자기가 되었다.
블랙 시스템
화학원료인 산화코발트는 희소하고 가격이 비싸기 때문에 원가절감을 위해 MnO2, Fe2O3, Cr2O3를 원료로 하여 제조된 코발트 프리 블랙 지르코니아 세라믹 착색제를 사용하여 스피넬을 3가지 색상, 즉 어둡게 연소시킨다. 브라운 페로크롬 스피넬, 다크 레드 페로망간 스피넬, 다크 그린 크롬 망간 스피넬. 성분의 비율을 조절하여 각 스피넬의 함량을 조절하고, 세 가지 색상이 서로 상호작용함으로써 안정적인 흑색 착색제를 제조할 수 있어 원가를 대폭 절감하고 경제적 이익을 향상시킵니다.
블루 시스템
현재 블루 세라믹 안료에는 착색제로 바나듐-지르코늄 블루 물질, 코발트-알루미늄 스피넬, 니켈-알루미늄 스피넬 및 다른 이온을 사용하여 코발트 이온 위치를 대체하는 스피넬형 착색제, 헥사알루미네이트 염 및 란타늄 착색제로 대표되는 관련 착색제가 포함되어 있습니다. , 연색성 및 기계적 특성 보장을 기반으로 환경 친화적이고 경제적인 청색 착색제를 계속 탐구하는 것이 현재 연구 방향의 초점입니다.
