CN102249672A - 蓝色氧化锆陶瓷的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，所述方法包括如下步骤：步骤S1、使用微米级氧化锆做原料，在原料中加入质量比2-3％的Y2O3做稳定剂，加入Co(NO3)2、钒锆蓝色料为着色剂，着色剂加入比例为质量比的2-10％；步骤S2、将氧化锆粉体与稳定剂、着色剂，按比例配料，然后用球磨机球磨设定时间，采用模压成型制备素坯，干燥、烧结后得到制品。本发明提出的蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，通过高能球磨，使得氧化锆粉体细化至纳米，氧化锆烧结温度降低，实现了色料的高温稳定，同时再配合烧结助剂，稳定色料，实现蓝色氧化锆的成功制备。
Description
技术领域
本发明属于氧化物陶瓷技术领域，涉及一种陶瓷的制备方法，尤其涉及一种蓝色氧化锆陶瓷的制备方法。
背景技术
ZrO2陶瓷以其优异的机械性能、电子电气性能、增韧性能、光学性能等赢得人们的厚爱，并广泛应用予各个领域，如刀具、模具，阀门、光纤连接器，陶瓷增韧、耐火材料、氧传感器、固体燃料电池等等。近年来，随着人们对高档装饰品需求的高速发展，ZrO2陶瓷因强度高、硬度大，韧性好、折射率高、宝石光泽及无过敏作用等特点，成为高档装饰的新宠材料，如表壳、表链，手链、宝石等。但目前生产的彩色ZrO2陶瓷只有黑色和白色两种，其它颜色的ZrO2陶瓷还鲜见报道。因此，彩色氧化锆陶瓷的研究开发具有广阔的市场前景。
众所周知，普通彩色陶瓷的制备一般是将色料或着色剂加入到陶瓷坯体或釉料中，通过高温烧成(一般低于1300℃)而获得。而氧化锆陶瓷的烧结温度较高，一般在1550-1650℃。在此温度下，大多数的色料或着色剂会分解，挥发。因此，采用简单添加色料或着色剂的方法，难以制得呈色鲜艳的彩色氧化锆陶瓷。上述缺陷已经成为业界迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，采用高能球磨方法，使得氧化锆颗粒细化至纳米级，同时反应活性提高，从而降低烧结温度，实现色料的高温稳定，同时再配合烧结助剂，稳定色料，实现蓝色氧化锆的成功制备。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、使用微米级氧化锆做原料，在原料中加入质量比2-3％的Y2O3做稳定剂，加入Co(NO3)2、钒锆蓝色料为着色剂，着色剂加入比例为质量比的2-10％；
步骤S2、将氧化锆粉体与稳定剂、着色剂，按比例配料，然后用球磨机球磨设定时间，采用模压成型制备素坯，干燥、烧结后得到制品；
烧结温度选为1250℃-1350℃，烧结压力为2MPa，加压烧结采用到温加压法，在保温时间内保持压力，烧结时间为0.5-2h，然后随炉降温；
高能球磨过程为：按实验方案拟定的原料和钢球一起装入球磨机中，在气体保护下，进行球磨；采用的球磨工艺参数为：球料质量比15-30∶1，填充比1∶2-1∶8，球磨时间0.5-8h。
作为本发明的一种优选方案，所述球磨机为搅拌式、振动式高能球磨设备，所述惰性气体为氮气或者氩气。
作为本发明的一种优选方案，所述步骤S2中，烧结时间为1h。
一种蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、使用微米级氧化锆做原料，在原料中加入质量比2-3％的Y2O3做稳定剂，加入Co(NO3)2、钒锆蓝色料为着色剂，着色剂加入比例为质量比的2-10％；
步骤S2、将氧化锆粉体与稳定剂、着色剂，按比例配料，然后用球磨机球磨设定时间，采用模压成型制备素坯，干燥、烧结后得到制品。
作为本发明的一种优选方案，所述步骤S2中，烧结温度选为1250℃-1350℃，烧结压力为2MPa，加压烧结采用到温加压法，在保温时间内保持压力，烧结时间为0.5-2h，然后随炉降温。
作为本发明的一种优选方案，所述步骤S2中，高能球磨过程为：按实验方案拟定的原料和钢球一起装入球磨机中，在气体保护下，进行球磨；采用的球磨工艺参数为：球料质量比15-30∶1，填充比1∶2-1∶8，球磨时间0.5-8h。
作为本发明的一种优选方案，所述球磨机为搅拌式、振动式高能球磨设备，所述惰性气体为氮气或者氩气。
本发明的有益效果在于：本发明提出的蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，通过高能球磨，使得氧化锆粉体细化至纳米，氧化锆烧结温度降低，实现了色料的高温稳定，同时再配合烧结助剂，稳定色料，实现蓝色氧化锆的成功制备。
附图说明
图1为本发明蓝色氧化锆陶瓷的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例一
请参阅图1，本发明揭示了一种蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、使用微米级氧化锆做原料，在原料中加入质量比2-3％的Y2O3做稳定剂，加入Co(NO3)2、钒锆蓝色料为着色剂，着色剂加入比例为质量比的2-10％。
步骤S2、将氧化锆粉体与稳定剂、着色剂，按比例配料，然后用球磨机球磨设定时间，采用模压成型制备素坯，干燥、烧结后得到制品。
烧结温度选为1250℃-1350℃，烧结压力为2MPa，加压烧结采用到温加压法，在保温时间内保持压力，烧结时间为0.5-2h，然后随炉降温。
高能球磨过程为：按实验方案拟定的原料和钢球一起装入球磨机中，在气体保护下，进行球磨；采用的球磨工艺参数为：球料质量比15-30∶1，填充比1∶2-1∶8，球磨时间0.5-8h。所述高能球磨机指搅拌式、振动式或者同一类型高能球磨设备，所述惰性气体是指氮气或者氩气。
实施例二
称取质量为100g的氧化锆粉末，2-3g的Y2O3，2-10g的Co(NO3)2、或者钒锆蓝色料，混合后放入球磨罐中，按照球料质量比15-30∶1，填充比1∶2-1∶8，球磨0.5-8h。采用模压成型制备素坯，干燥、烧结，烧结温度选为1250℃-1350℃，烧结压力为2MPa，加压烧结采用到温加压法，在保温时间内保持压力，烧结时间为1h，然后随炉降温得到制品，并进行性能测试。
经过测试，制备的蓝色氧化锆陶瓷的抗弯强度为680-730MPa。陶瓷在20％的HCI溶液和20％的Na(OH)2溶液浸泡48h的腐蚀性测试结果显示，腐蚀前后陶瓷表面颜色和光泽度没有变化。陶瓷的抗热震性测试结果显示在600℃至20℃急冷状态下，陶瓷表面未出现裂纹且色泽未变。说明陶瓷具有很好的抗腐性、抗热震性，且颜色稳定。
实施例三
称取质量为100g的氧化锆粉末，3gY2O3，5gCo(NO3)2，混合后放入球磨罐中，按照球料质量比30∶1，填充比1∶8，球磨8h。采用模压成型制备素坯，干燥、烧结，烧结温度选为1300℃，烧结压力为2MPa，加压烧结采用到温加压法，在保温时间内保持压力，烧结时间为1h，然后随炉降温得到制品，并进行性能测试。
经过测试，制备的蓝色氧化锆陶瓷的抗弯强度为700MPa左右。陶瓷腐蚀性测试及热震性测试结果显示，陶瓷具有很好的抗腐性、抗热震性，且颜色稳定。
实施例四
称取质量为100g的氧化锆粉末，2gY2O3，2gCo(NO3)2，混合后放入球磨罐中，按照球料质量比15∶1，填充比1∶2，球磨0.5h。采用模压成型制备素坯，干燥、烧结，烧结温度选为1350℃，烧结压力为2MPa，加压烧结采用到温加压法，在保温时间内保持压力，烧结时间为1h，然后随炉降温得到制品，并进行性能测试。
经过测试，制备的蓝色氧化锆陶瓷的抗弯强度为680MPa左右。陶瓷腐蚀性测试及热震性测试结果显示，陶瓷具有很好的抗腐性、抗热震性，且颜色稳定。
实施例五
称取质量为100g的氧化锆粉末，3gY2O3，10gCo(NO3)2，混合后放入球磨罐中，按照球料质量比30∶1，填充比1∶2，球磨5h。采用模压成型制备素坯，干燥、烧结，烧结温度选为1250℃，烧结压力为2MPa，加压烧结采用到温加压法，在保温时间内保持压力，烧结时间为1h，然后随炉降温得到制品，并进行性能测试。
经过测试，制备的蓝色氧化锆陶瓷的抗弯强度为680MPa左右。陶瓷腐蚀性测试及热震性测试结果显示，陶瓷具有很好的抗腐性、抗热震性，且颜色稳定。
实施例六
称取质量为100g的氧化锆粉末，3gY2O3，5gCo(NO3)2，混合后放入球磨罐中，按照球料质量比25∶1，填充比1∶2，球磨5h。采用模压成型制备素坯，干燥、烧结，烧结温度选为1300℃，烧结压力为2MPa，加压烧结采用到温加压法，在保温时间内保持压力，烧结时间为1h，然后随炉降温得到制品，并进行性能测试。
经过测试，制备的蓝色氧化锆陶瓷的抗弯强度为730MPa左右。陶瓷腐蚀性测试及热震性测试结果显示，陶瓷具有很好的抗腐性、抗热震性，且颜色稳定。
综上所述，本发明提出的蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，通过高能球磨，使得氧化锆粉体细化至纳米，氧化锆烧结温度降低，实现了色料的高温稳定，同时再配合烧结助剂，稳定色料，实现蓝色氧化锆的成功制备。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
Claims (7)
1.一种蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、使用微米级氧化锆做原料，在原料中加入质量比2-3％的Y2O3做稳定剂，加入Co(NO3)2、钒锆蓝色料为着色剂，着色剂加入比例为质量比的2-10％；
步骤S2、将氧化锆粉体与稳定剂、着色剂，按比例配料，然后用球磨机球磨设定时间，采用模压成型制备素坯，干燥、烧结后得到制品；
烧结温度选为1250℃-1350℃，烧结压力为2MPa，加压烧结采用到温加压法，在保温时间内保持压力，烧结时间为0.5-2h，然后随炉降温；
高能球磨过程为：按实验方案拟定的原料和钢球一起装入球磨机中，在气体保护下，进行球磨；采用的球磨工艺参数为：球料质量比15-30∶1，填充比1∶2-1∶8，球磨时间0.5-8h。
2.根据权利要求1所述的蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于：
所述球磨机为搅拌式、振动式高能球磨设备，所述惰性气体为氮气或者氩气。
3.根据权利要求1所述的蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于：
所述步骤S2中，烧结时间为1h。
4.一种蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、使用微米级氧化锆做原料，在原料中加入质量比2-3％的Y2O3做稳定剂，加入Co(NO3)2、钒锆蓝色料为着色剂，着色剂加入比例为质量比的2-10％；
步骤S2、将氧化锆粉体与稳定剂、着色剂，按比例配料，然后用球磨机球磨设定时间，采用模压成型制备素坯，干燥、烧结后得到制品。
5.根据权利要求4所述的蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于：
所述步骤S2中，烧结温度选为1250℃-1350℃，烧结压力为2MPa，加压烧结采用到温加压法，在保温时间内保持压力，烧结时间为0.5-2h，然后随炉降温。
6.根据权利要求4所述的蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于：
所述步骤S2中，高能球磨过程为：按实验方案拟定的原料和钢球一起装入球磨机中，在气体保护下，进行球磨；采用的球磨工艺参数为：球料质量比15-30∶1，填充比1∶2-1∶8，球磨时间0.5-8h。
7.根据权利要求4所述的蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于：
所述球磨机为搅拌式、振动式高能球磨设备，所述惰性气体为氮气或者氩气。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20111123 |