Basic HTML Version
16
Keramický zpravodaj 29 (3-4) (2013)
ZrO
2
, Cr
3
C
2
, nebo s kovovým pojivem Ni, Mo, nebo s ele-
mentárním borem [2]. Zlatou barvu dodávají oba pigmenty
TiN a ZrN (homologický HfN již má šedou barvu), keramické
složky dodávají tvrdost a s ní související vysokou otěruvzdor-
nost. Kovová pojiva, především Ni nebo Mo, znamenají
snazší zpracovatelnost i opracovatelnost
a upravují barevný
vzhled, ale zásadně snižují korozní odolnost. Kromě toho je
o niklu známo, že u některých osob působí jako nepřijatelný
kontaktní alergen [3]. Výše zmíněné produkty firmy Kyocera
věrohodně imitují 18karátové zlato. Tržní ceny jednotlivých
keramických dílů činily asi jednu dvacetinu až pětadvacetinu
tržních cen 18karátového zlata (údaj z roku 2008).
Ve všech těchto patentech je postup výroby keramických
polotovarů v podstatě stejný a liší se jen v detailech: Výchozí
keramické či kovové prášky jsou po dobu 60 až 170 hodin
míchány v kulovém mlýnu v metylalkoholu nebo acetonu,
po vysušení metanolu/acetonu je ke směsi prášků přidáno
3 až 4 hmot. % parafinu a výsledná směs je slisována ve
formách daného tvaru tlakem 98 až 150 MPa. Teploty
slinování polotovarů ve vakuu nebo inertní atmosféře
(N
2
nebo Ar) se pohybují mezi 1500 °C až 1900 °C při době
1 až 2 hodiny. Následuje mechanické opracování (broušení,
lapování, leštění), které již ovšem není předmětem citova-
ných patentů.
Porovnání mechanických parametrů komerčně vyráběné
zlaté keramiky - u nás firma Astonware [4] a 18karátového
zlata je následující:
Zlatá keramika 18karátové zlato
Měrná hmotnost
5,7
19,0
(g.cm
-3
)
Vickersova tvrdost
10,6
1,5
(GPa)
Experimentální část
Základní prekurzory prášků zlaté barvy byly získány násle-
dovně: Nitridy titanu a zirkonia byly připraveny z práškových
kovů vnášených do proudu vodou stabilizovaného plazma-
tu nosným plynem dusíkem a byly jímány do zásobníku
s kapalným dusíkem [5]. Kromě toho byla ověřena metoda
přípravy nanometrických prášků TiN syntézou v klouzavém
elektrickém výboji [6]. Produkty sférických tvarů velikosti od
nanometrických rozměrů až do maximální velikosti 50 µm
(viz obr. 1 a 2) byly do kompaktního tvaru zpracovány třemi
nezávislými postupy. Vysokotlakovým žárovým lisováním
v aparatuře HP typu BELT (obr. 3) při teplotě 2000 °C a tlaku
6 GPa, dále novou metodou označovanou jako Spark
Plasma Sintering SPS (obr. 4) a také klasickým žárovým ná-
střikem metodou plasma spraying.
Keramické směsi nitridů titanu nebo zirkonia s keramickým
pojivem korundem nebo oxidem zirkoničitým a oxidem
skanditým nebo s kovovým pojivem titanem, skandiem
nebo wolframem byly slinovány metodou HP-BELT při
teplotách do 2000 °C a tlaku 6 GPa. Metodou SPS byly
zatím připraveny objemové vzorky pouze z čistého TiN.
Principem metody SPS na rozdíl od metody HP-BELT je totiž
způsob ohřevu práškového prekurzoru. Vysokotlaký hot-
-pressing postup využívá ke slinutí vzorku jeho odporový
ohřev průchodem vysokoampérového proudu, bezpro-
středně závislém na elektrické vodivosti konkrétní vsázky,
kdežto v aparaturách typu SPS jde o plazmový výboj mezi
jednotlivými zrny prášku, prakticky nezávislý na jejich elek-
trické vodivosti. U postupu HP-BELT je možno dosáhnout
vyšších slinovacích tlaků, v našem zařízení až 6 GPa, a tím
podstatně snížit pórovitost produktu či dosáhnout snížení
slinovací teploty.
HP-BELT také umožňuje reaktivní slinutí směsných prekur-
zorů, např. směsi Ti + BN, přičemž vzniká směs TiN + TiB
+ TiB
2
[7] opět s převládajícím zlatým zbarvením. Naproti
tomu je metoda SPS ekonomičtější. Na obr. 5. je porovnán
mechanizmus slinování.
Obr. 1
Sferoidní částice TiN 300x
Obr. 2
Sferoidní částice ZrN 300x
Obr. 3
Aparatura HP-BELT