セラミックの着色方法は?

2021年10月9日

セラミックカラーリングメカニズム色は、セラミックが多くの用途を持つことを可能にするもう1つの光学特性です。セラミック材料の特定のイオンに励起しやすい電子が含まれている場合、可視光範囲の光が吸収される可能性があります。このとき、セラミックは色を示します。この状況は主に、比較的不安定な単一充填d層(v.Cr、Mn.Fe.Ni.Cu。またはf層(希土類元素)など)を持つ遷移元素で発生します。それらはより高いエネルギーを持ち、より多くを必要としますそれはより少ないエネルギーで励起できるので、C +イオンなどの可視光を選択的に吸収し、オレンジ、黄色、および緑色の光の一部をわずかに集めて紫青色を示します。 Ni2 +は、紫と赤の光を通して他の光を吸収し、紫灰色を形成します。 Cu +イオンは赤、オレンジ、黄色、紫の光を吸収し、青と緑を通過させます。Ceなどの希土類元素は青紫の場所でプルームを吸収し、黄色に見えます。 Nd3 +(ネオジム)はオレンジと黄色を吸収し、赤紫色に見えます。


1.アルミナの着色Al2O3は、実際のアプリケーションでは着色する必要があることが多く、着色されたイオン性化合物を導入することでさまざまな色を示すことができます。たとえば、半導体集積回路では、パッケージシェルとして使用されるアルミナは遮光特性を備えている必要があります。したがって、デジタルチューブのバッキングプレートのAl2O3も、鮮明なデジタル表示を保証するために黒である必要があります。このため、Fe2O3、CoO.Cr2O3、TiO2、MnOおよびその他の着色酸化物をAl2O3に導入することができます。 Al2O3セラミックの黒色は、セラミック中のTi +が還元雰囲気(H2)および高温の作用下で部分的にTi4 +に還元されるという事実によるものです。 Ti3 +は、実際には電子を結合するT1 +、つまりTi4 + e-と見なすことができます。この結合電子は弱く結合した電子はTiO2の「色の中心」と見なすことができるため、このタイプのセラミックは黒く見えます。別の一般的に使用される赤紫色のAl2O3は、Al2O3セラミックへのCr2O3とMnOの導入です。固溶体α-Al2O3格子中のCr3 +イオンは可視光の青緑色バンドを強く選択的に吸収するため、約1%のCr2O3、Al2O3を含むセラミックはしばしば赤色に見え、体は青緑色の補色を示します。色、ピンクです。


2.ジルコニアの着色 カラフルな色は、多結晶ジルコニア強化セラミック材料の応用分野を大幅に広げます。現在、ジルコニアには黒、青ピンク、緑、シアン、金などの色があります。その製品には、時計製造業界の時計ケースとブレスレット、高級携帯電話のシェルとボタン、キッチンで使用されるセラミックナイフ、模造品が含まれます。ジルコニアの指輪やネックレスなどの種類。従来の時計ケースやブレスレットは、金属と電気メッキで作られています。この種の時計ケースやブレスレットは、メッキが剥がれたり錆びたりしがちです。長期間使用した後、摩耗の現象は特に顕著です。カラージルコニア製のケースとブレスレットは、優れた耐摩耗性、時計の軽量化、ステンレス鋼の約10倍の硬度、錆や化学侵食に対する耐性など、多くの優れた特性を備えています。時間長いほど明るくなります。そのため、図28に示すように、いくつかの有名な国際時計メーカーが複数のシリーズのセラミック時計を発売しています。たとえば、RuituのRado(レーダー)時計や日本のセイコー株式会社(Rado、2003)