Nano Ölçekli Koyu Siyah Renkli TZP (Tetragonal Zirkonya Polikristal) Tozlarının Tek Kademede Hidrotermal Yöntemle Üretilmesi

Yıl 2018, Cilt: 18 Sayı: 3, 1058 - 1066, 30.12.2018

Arife Yurdakul

Öz

Bu çalışmanın temel amacı, ilk kez ileri teknoloji malzeme üretim tekniklerini kullanarak homojen renk dağılımlı ve üstün mekanik özelliklere sahip siyah renkte ZrO2 seramik malzemesinin üretimini sağlamaktır. Bu amaçla Fe, Co, Ni, Mn içeren geçiş metal oksitleri (Fe, Co, Ni, Mn) kullanılarak Al2O4 spinel yapıya sahip ıtriyum katkılı zirkonya başlangıç tozu hidrotermal yöntemle ikinci bir prosese ihtiyaç duyulmadan tek aşamada sentezlenmiş ve düşük sinterleme sıcaklığında kararlı siyah ZrO2 seramiklerin üretimi sağlanmıştır. Böylelikle maliyetin azalması ile birlikte siyah renkte ZrO2 kristallerinde homojen renk dağılımı gözlenmiştir. Ayrıca, tek kademede sentezlenen siyah renkteki ZrO2 tozlarını granül hale getirilmeden önce katkı malzemelerinin ilavesi ile seramik üretimini gerçekleştirmek amacıyla uygun teknik ile şekillendirilip, yüksek tokluk ve sertlik değerlerinde üretilebilirliği araştırılmıştır. Deneysel sonuçlar ile siyah renkli ZrO2 numunesine ait ortalama tokluk değerinin 11 MPa.m1/2 ve sertlik değerinin ise 9.5 GPa olduğu kanıtlanmıştır. Bu değerler, siyah renkli ZrO2 üretiminde yapılan literatür çalışmaları arasında en yüksek değeri göstermektedir. Bu yüzden, yüksek aşınma direnci, sertlik gerektiren uygulamalar ve ağır yük altında çalışabilecek alternatif seramik malzeme olarak kabul edilebilir.

Anahtar Kelimeler

Hidrotermal, Y-TZP, Kırılma Tokluğu, Sertlik

Kaynakça

• Caruta, B. M., 2006, Ceramics and Composite Materials: New Research, Nova Science Publishers Inc., 77-78.
• Coric, D., Renjo, M., Curkovic, L., 2017. Vickers indentation fracture toughness of Y-TZP dental ceramic. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 64, 14-19.
• Fernandez-Osorio, A., Ramos-Olmos, L., Julian ,C.F., 2014. Black nanocrystalline cubic zirconia: Manganese-stabilized c-ZrO2 prepared via the solegel method. Materials Chemistry and Physics, 147, 796-803.
• Fujisaki, H., Shunan-shi, 2007, patent US 2007/0270304 A1.
• Graeve, O. A., 2008, Ceramic and Glass Materials: Structure, Properties and Processing, Shackelford, J., Doremus, R.H., 169-170.
• Gremillard L., Epiciir T., Chevalier J., Fantozzi G., 2000. Microstructural Study of Silica-Doped Zirconia Ceramics. Acta mater., 48, 4647–4652.
• Gonzalo-Juan, I., Ferrari, B., Colomer, M.T., 2009. Influence of the urea content on the YSZ hydrothermal synthesis under dilute conditions and its role as dispersant agent in the post-reaction medium. Journal of the European Ceramic Society, 15, 3185-3195.
• Kelly J.R, Denry I., 2008. Stabilized zirconia as a structural ceramic: An overview. Dental Materials, 24, 289-298.
• Leon, A.B., Morikawa, Y., Kawahara M., Mayo J., 2002. Fracture toughness of nanocrystalline tetragonal zirconia with low yttria content. Acta Materialia, 50, 4555-4562.
• Mazaheri, M., Simchi, A., Golestani-Fard, F., 2008. Densification and grain growth of nanocrystalline 3Y-TZP during two-step sintering. Journal of the European Ceramic Society, 28, 2933-2939.
• Mclaren, E.A.,Giordano, R.A., 2005. Zirconia based ceramics: Material Properties, Esthetics, and Layering Techniques of a New Veneering Porcelain, VM9. Quintessence of Dental Technology, 28, 99-11.
• Ouahdi, N., Guillemet, S., Demai, J.J., Durand, B., Er Rakho, L., Moussa R. and Samdi, A., 2005. Investigation of the Reactivity of AlCl3 and CoCl2 Toward Molten Alkali-Metal Nitrates in Order to Synthesize CoAl2O4. Materials Letters, 59, 2-3, 334-340.
• Qian, F., Xıe Z., Sun, J., Wang F., 2011. Preparation of Black-Colored Zirconia Ceramics via Heterogeneous Precipitation. Journal Of The Chinese Ceramic Society, 39, 8, 1290-1294.
• Vasylkiv, O., Sakka, Y., Skorokhod, V.V., 2005. Features of preparing nano-sized powders of tetragonal zirconium dioxide stabilized with yttrium. Powder Metall Met. C, 44, 5-6, 228-239.
• Wang, W., Liu, W., Yang, X., Xie, Z., 2012. Fabrication Of Black-Colored CuO-Al2O3-ZrO2 Ceramics via Heterogeneous Nucleation Method. Ceramics International, 38, 2851-2856.
• Wang, W., Xie, Z., Liu, G. ve Yang, W., 2009. Fabrication Of Blue-Colored Zirconia Ceramics via Heterogeneous Nucleation Method. American Chemical Society, 9, 4373-4377.
• Witek S.R., Butler E.P., 1986. Zirconia particles coarsening and the effect of zirconia additions on the mechanical properties of certain commercial aluminas. J. Am. Ceram. Soc.,69, 523-529.