Zirkonia berwarna menunjukkan warna yang kaya terutama karena penambahan berbagai unsur tanah jarang, unsur logam, oksida, dan bahan lainnya. Berdasarkan biokompatibilitasnya yang baik, kilau logam yang sangat baik, dan sifat mekanik yang baik, keramik zirkonia berwarna semakin banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, termasuk bahan restorasi medis dan gigi, industri dekorasi, terminal ponsel pintar, dan bidang lainnya.
Persiapan Keramik Zirkonia Berwarna
Pembuatan zirkonia berwarna pada dasarnya adalah agar pewarna dapat terdistribusi secara merata dalam matriks zirkonia. Untuk keramik komposit, khususnya keramik nanokomposit, karena ukuran partikel yang kecil, luas permukaan spesifik yang besar, dan gaya tarik elektrostatis serta gaya van der Waals yang besar antara partikel toner dan partikel matriks zirkonium oksida, maka partikel toner dan zirkonium akan mudah terkikis. partikel matriks oksida menggumpal, yang tidak hanya menyebabkan warna keramik nanokomposit tidak merata, tetapi juga mempengaruhi sifat mekaniknya.
Oleh karena itu, kunci untuk membuat keramik zirkonia berwarna dengan sifat mekanik dan kromatisitas yang sangat baik terletak pada apakah aglomerasi antar partikel bubuk dapat diatasi. Untuk menyiapkan keramik zirkonia dengan performa bagus dan warna beragam, harus ditemukan metode dispersi yang sesuai. Metode persiapan berikut biasanya digunakan:
Pencampuran Fase Padat
Metode ini merupakan metode yang paling umum digunakan dalam industri untuk pembuatan keramik zirkonia berwarna. Partikel oksida seperti pewarna dan mineralizer dicampur dan digiling dengan bubuk nano zirkonia yang stabil sesuai dengan rasio kimia tertentu. Partikel padat kemudian dimurnikan selama proses ini, dan fenomena seperti retakan mikro, distorsi kisi, dan peningkatan energi permukaan yang bermanfaat untuk mewujudkan reaksi kimia suhu rendah terjadi. Ini memiliki keunggulan proses sederhana, biaya rendah, pengoperasian mudah, dan industrialisasi mudah. Namun metode ini tidak dapat mengatasi masalah aglomerasi nanopartikel.
Pengendapan Bersama Kimia
Cara ini adalah dengan menggunakan garam zirkonium, garam penstabil, dan larutan garam ion berwarna untuk dicampur, direaksikan dengan alkali atau karbonat, dll. untuk bersama-sama menghasilkan pengendapan hidroksida atau karbonat, kemudian dipanaskan dan diurai untuk memperoleh bubuk komposit zirkonium oksida. . Prosesnya relatif rumit, namun bubuk yang diperoleh memiliki kemurnian tinggi dan kinerja yang sangat baik. Pada saat yang sama, perhatian harus diberikan pada pembentukan aglomerat keras saat menggunakan metode pengendapan kimia.
Infiltrasi Fase Cair
Keuntungan dari metode ini adalah ion pewarna dapat tersebar secara merata dalam matriks zirkonia, dan material komposit serta material gradien dapat disiapkan pada waktu yang bersamaan. Selain itu, cetakan injeksi dapat digunakan untuk memperoleh benda hijau zirkonia dengan berbagai bentuk, dan kemudian keramik zirkonia berwarna dengan berbagai bentuk dapat dibuat melalui infiltrasi fase cair.
Sintering Keramik Zirkonia Berwarna
Metode sintering juga mempengaruhi performa dan warna keramik zirkonia berwarna. Dengan lintas disiplin ilmu dan peningkatan tingkat ilmu pengetahuan dan teknologi, selain metode sintering tradisional, banyak metode sintering baru yang bermunculan:
Sintering Plasma Percikan
Pengaruh terbesar metode ini terhadap ketangguhan keramik zirkonia adalah suhu sintering yang diikuti dengan waktu sintering. Setelah dilakukan pengujian, suhu sintering optimal adalah 1400 derajat dan waktu sintering optimal adalah 5 menit. Keramik zirkonia yang disinter dengan metode ini memiliki kekerasan dan ketangguhan patah yang tinggi.
Sintering Gelombang Mikro
Sintering gelombang mikro memiliki keunggulan yang tak tergantikan dibandingkan metode sintering tradisional. Ini adalah metode pemanasan keseluruhan. Bahan tersebut mengubah energi gelombang mikro yang diserap menjadi energi kinetik antarmolekul dan energi panas untuk mencapai efek pemanasan keseluruhan bahan. Gradien suhu internal material kecil, sehingga jarang menyebabkan retak pada material akibat pemanasan yang tidak merata. . Sifat fisik zirkonia yang dibuat dengan metode sintering ini lebih baik.
Klasifikasi Warna Keramik Zirkonia Berwarna
Sistem Merah
Beberapa penelitian menemukan bahwa oksida besi (Fe2O3) digunakan sebagai pewarna dan 3YSZ digunakan sebagai matriks untuk membuat keramik zirkonia berwarna oranye-merah. Nilai kemerahannya bisa mencapai 20, dan disertai dengan nilai kekuningan yang tinggi, warnanya tidak memenuhi persyaratan merah, dan penambahan oksida besi sangat mengurangi sifat mekanik sistem 3YSZ, sehingga sangat membatasi aplikasi industrinya. Oleh karena itu, keramik merah menjadi jenis keramik paling langka yang tidak dapat diproduksi secara massal.
Sistem Hitam
Karena bahan baku kimia kobalt oksida langka dan mahal, untuk menekan biaya, masyarakat menggunakan pewarna keramik zirkonia hitam bebas kobalt yang dibuat dari MnO2, Fe2O3, dan Cr2O3 sebagai bahan baku untuk membakar spinel dalam tiga warna berbeda, yaitu gelap. Spinel ferrokrom coklat, spinel ferromangan merah tua, spinel mangan kromium hijau tua. Dengan menyesuaikan proporsi bahan untuk mengontrol kandungan setiap spinel, dan ketiga warna tersebut berinteraksi satu sama lain, pewarna hitam yang stabil dapat dihasilkan, yang sangat mengurangi biaya dan meningkatkan manfaat ekonomi.
Sistem Biru
Saat ini, pigmen keramik biru terutama mencakup bahan biru vanadium-zirkonium sebagai pewarna, spinel kobalt-aluminium, spinel nikel-aluminium, dan pewarna jenis spinel yang menggunakan ion lain untuk menggantikan posisi ion kobalt, heksaaluminat Pewarna terkait diwakili oleh pewarna garam dan lantanum , atas dasar memastikan kinerja rendering warna dan sifat mekanik, terus mengeksplorasi pewarna biru yang ramah lingkungan dan ekonomis masih menjadi fokus arah penelitian saat ini.
