La zircone colorée présente des couleurs riches principalement en raison de l'ajout de différents éléments de terres rares, d'éléments métalliques, d'oxydes et d'autres matériaux. En raison de sa bonne biocompatibilité, de son excellent éclat métallique et de ses bonnes propriétés mécaniques, les céramiques de zircone colorées sont de plus en plus utilisées dans la vie quotidienne, notamment dans les matériaux de restauration médicale et dentaire, les industries de décoration, les terminaux mobiles pour smartphones et d'autres domaines.
Préparation de céramiques de zircone colorées
La préparation de la zircone colorée vise essentiellement à ce que le colorant puisse être réparti uniformément dans la matrice de zircone. Pour les céramiques composites, en particulier les céramiques nanocomposites, en raison de la petite taille des particules, de la grande surface spécifique et de la grande attraction électrostatique et de la force de Van der Waals entre les particules de toner et les particules de matrice d'oxyde de zirconium, il est facile pour les particules de toner et le zirconium les particules de matrice d'oxyde s'agglomèrent, ce qui non seulement provoquera une couleur inégale des céramiques nanocomposites, mais affectera également ses propriétés mécaniques.
Par conséquent, la clé pour préparer des céramiques de zircone colorées présentant d’excellentes propriétés mécaniques et chromatiques réside dans la possibilité de surmonter l’agglomération entre les particules de poudre. Afin de préparer des céramiques de zircone ayant de bonnes performances et des couleurs variées, il faut trouver une méthode de dispersion appropriée. Les méthodes de préparation suivantes sont couramment utilisées :
Mélange en phase solide
Cette méthode est la méthode la plus couramment utilisée dans l’industrie pour préparer des céramiques de zircone colorées. Les particules d'oxyde telles que les colorants et les minéralisants sont mélangées et broyées avec une nanopoudre de zircone stable selon un certain rapport chimique. Les particules solides sont ensuite raffinées au cours de ce processus, et des phénomènes tels que des microfissures, une distorsion du réseau et une augmentation de l'énergie de surface, bénéfiques à la réalisation de réactions chimiques à basse température, se produisent. Il présente les avantages d'un processus simple, d'un faible coût, d'un fonctionnement pratique et d'une industrialisation facile. Cependant, cette méthode ne permet pas de résoudre le problème de l’agglomération des nanoparticules.
Co-précipitation chimique
Cette méthode consiste à utiliser un sel de zirconium, un sel stabilisant et une solution de sel d'ions colorés pour mélanger, réagir avec un alcali ou un carbonate, etc. pour générer conjointement une précipitation d'hydroxyde ou de carbonate, puis chauffer et décomposer pour obtenir une poudre composite d'oxyde de zirconium. . Le procédé est relativement complexe, mais la poudre obtenue présente une grande pureté et d'excellentes performances. Dans le même temps, il faut prêter attention à la formation d’agglomérats durs lors de l’utilisation de la méthode de précipitation chimique.
Infiltration en phase liquide
L'avantage de cette méthode est que les ions colorants peuvent être uniformément dispersés dans la matrice de zircone et que des matériaux composites et des matériaux à gradient peuvent être préparés en même temps. De plus, le moulage par injection peut être utilisé pour obtenir des corps verts de zircone de différentes formes, puis des céramiques de zircone colorées de différentes formes peuvent être préparées par infiltration en phase liquide.
Frittage de céramiques de zircone colorées
La méthode de frittage affecte également les performances et la couleur des céramiques de zircone colorées. Avec l'interdisciplinarité et l'amélioration du niveau scientifique et technologique, en plus des méthodes de frittage traditionnelles, de nombreuses nouvelles méthodes de frittage ont vu le jour :
Frittage au plasma étincelant
La plus grande influence de cette méthode sur la ténacité des céramiques à base de zircone est la température de frittage, suivie par la durée de frittage. Après test, la température de frittage optimale est de 1 400 degrés et le temps de frittage optimal est de 5 minutes. Les céramiques de zircone frittées par cette méthode ont une dureté et une ténacité élevées.
Frittage par micro-ondes
Le frittage par micro-ondes présente des avantages irremplaçables par rapport aux méthodes de frittage traditionnelles. C'est une méthode de chauffage globale. Le matériau convertit l'énergie micro-onde absorbée en énergie cinétique intermoléculaire et en énergie thermique pour obtenir l'effet de chauffage global du matériau. Le gradient de température interne du matériau est faible, il provoque donc rarement des fissures du matériau en raison d'un chauffage inégal. . Les propriétés physiques de la zircone préparée par ce procédé de frittage sont meilleures.
Classification des couleurs des céramiques de zircone colorées
Système rouge
Certaines études ont montré que l'oxyde de fer (Fe2O3) est utilisé comme colorant et que le 3YSZ est utilisé comme matrice pour préparer des céramiques de zircone de couleur rouge orangé. La valeur de rougeur peut atteindre jusqu'à 20, et accompagnée d'une valeur de jaunissement élevée, sa couleur ne peut pas répondre à l'exigence de rouge, et l'ajout d'oxyde de fer réduit considérablement les propriétés mécaniques du système 3YSZ, limitant considérablement son application industrielle. Par conséquent, la céramique rouge est devenue le type de céramique le plus rare qui ne peut pas être produit en série.
Système noir
Étant donné que la matière première chimique, l'oxyde de cobalt, est rare et coûteuse, afin de réduire les coûts, les gens utilisent des colorants céramiques de zircone noire sans cobalt préparés à partir de MnO2, Fe2O3 et Cr2O3 comme matières premières pour brûler le spinelle de trois couleurs différentes, c'est-à-dire foncé. Spinelle ferrochrome brun, spinelle ferromanganèse rouge foncé, spinelle chrome-manganèse vert foncé. En ajustant la proportion d'ingrédients pour contrôler le contenu de chaque spinelle et les trois couleurs interagissent les unes avec les autres, un colorant noir stable peut être produit, ce qui réduit considérablement les coûts et améliore les avantages économiques.
Système bleu
À l'heure actuelle, les pigments céramiques bleus comprennent principalement le bleu vanadium-zirconium comme colorant, le spinelle cobalt-aluminium, le spinelle nickel-aluminium et les colorants de type spinelle qui utilisent d'autres ions pour remplacer la position de l'ion cobalt, l'hexaaluminate. Colorants associés représentés par des colorants de sel et de lanthane. , sur la base de la garantie des performances de rendu des couleurs et des propriétés mécaniques, continuer à explorer les colorants bleus respectueux de l'environnement et économiques sont toujours au centre des orientations de recherche actuelles.
