CN102320829B - 基于微晶纳米陶瓷的装饰品及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于微晶纳米陶瓷的装饰品及其制作方法，所述装饰品包括纳米陶瓷本体、釉层和图案层；制作方法：将微晶纳米级粉料与粘结剂、可塑剂、分散剂和润滑剂在150～200℃均匀混合后加入水中，依次经过球磨制浆、固化脱模、脱脂排胶和高温烧结后，得到纳米陶瓷的装饰品粗品，采用传统制瓷工艺，在纳米陶瓷的装饰品粗品表面绘制图案和上釉，并经高温无压烧结后得到表面光洁且具有彩绘图案的装饰品成品。本发明将纳米陶瓷制备技术与传统制瓷工艺相结合，采用上釉技术取代纳米陶瓷的精磨加工，降低了其制作成本；具有工艺简单、适合工业生产的优点，且得到的微晶纳米陶瓷的装饰品不仅硬度高、耐磨损，而且具有永久的艺术观赏性和收藏价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种装饰品及其制作方法，更具体地，涉及一种纳米陶瓷装饰品及其制作方法。
背景技术
现有技术中，通常以粘土为主要原料，与各种天然矿物经过粉碎混炼、成型和煅烧制得陶瓷。所制得的陶瓷制品硬度高、耐高温、耐腐蚀，具有一定的实用性，而且经过青花、粉彩以及颜色釉工艺等传统制瓷工艺加工后的陶瓷制品外观精美，色彩绚丽，更是具有很高的观赏价值与收藏价值。但是，以粘土为原料的瓷器脆性高、易碎、易磨损，在携带、使用与保存的过程中极为不便，且限制了其应用领域。
纳米陶瓷是一种应用纳米技术开发的、具有改善的强度、韧性和超塑性的新材料，且由于以纳米级粉料为原料，烧结温度显著降低。但是目前纳米陶瓷烧结完成后通常需要精磨加工，逐级磨削并抛光，这一过程明显增加了纳米陶瓷的制造成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对传统陶瓷脆性高、易碎、易磨损的缺点以及纳米陶瓷需精磨加工而导致的增加成本的缺点，提供一种硬度高、耐腐蚀、耐磨损、外观精美且制作工艺简单的基于微晶纳米陶瓷的装饰品及其制作方法。
本发明要解决的技术问题通过下述技术方案实现：提供一种基于微晶纳米陶瓷的装饰品的制作方法，其包括以下步骤：
(1)将重量份数分别为900～1000、10～20、90～300、10～20和5～15的微晶纳米级ZrO2粉料或微晶纳米级Al2O3粉料、粘结剂、可塑剂、分散剂和润滑剂在150～200℃均匀混合后加入至重量份数为1000～1500的水中，并在球磨机中混合均匀，得到料浆；
(2)所述料浆脱气后，倒注入装饰品模具中；
(3)待所述料浆固化在所述装饰品模具中后脱模，自然干燥后得到装饰品坯体；
(4)所述装饰品坯体在电阻炉中加热至800～1100℃，保温1～2小时，进行脱脂排胶；
(5)将脱脂排胶后的装饰品坯体放置于烧结炉中，加热至1500～1700℃，并保温1～3小时，进行无压烧结，得到纳米陶瓷的装饰品粗品，并自然冷却；
(6)采用传统制瓷工艺，在所述纳米陶瓷的装饰品粗品上绘制图案，将绘制有图案的所述纳米陶瓷的装饰品粗品放置于烧结炉中，加热至600～1400℃，保温0.5～2小时，高温还原后自然冷却，得到最终的纳米陶瓷的装饰品成品。
在上述基于微晶纳米陶瓷的装饰品的制作方法中，所述粘结剂为聚乙烯醇、水性石蜡、甲基纤维素或海藻酸胺。
在上述基于微晶纳米陶瓷的装饰品的制作方法中，所述润滑剂为硬脂酸或甘油。
在上述基于微晶纳米陶瓷的装饰品的制作方法中，所述分散剂为聚丙烯胺或阿拉伯树胶。
在上述基于微晶纳米陶瓷的装饰品的制作方法中，所述可塑剂为热塑性塑料或树脂。
本发明提供一种基于微晶纳米陶瓷的装饰品的制作方法，其包括以下步骤：
(1)将重量份数分别为900～1000、10～20和15～30的微晶纳米级ZrO2粉料或微晶纳米级Al2O3粉料、粘结剂和润滑剂在150～200℃均匀混合后加入至喷雾干燥机中，喷雾制得混合粉体颗粒；
(2)将所述混合粉体颗粒填充入装饰品模具中，并将所述装饰品模具放置于干压成型机中，加压至150～200Mpa，得到致密的装饰品坯体；
(3)所述装饰品坯体在电阻炉中加热至700～1100℃，保温1～2小时，进行脱脂排胶；
(4)将脱脂排胶的装饰品坯体放置于烧结炉中，加热至1500～1700℃，并保温0.5～2小时，进行无压烧结，得到纳米材料的装饰品粗品，并自然冷却；
(5)采用传统制瓷工艺，在所述纳米陶瓷的装饰品粗品上绘制图案，将绘制有图案的所述纳米陶瓷的装饰品粗品放置于烧结炉中，加热至600～1400℃，保温0.5～2小时，高温还原后自然冷却，得到最终的纳米陶瓷的装饰品成品。
在上述基于微晶纳米陶瓷的装饰品的制作方法中，所述粘结剂为聚乙烯醇、水性石蜡、甲基纤维素或海藻酸胺。
在上述基于微晶纳米陶瓷的装饰品的制作方法中，所述润滑剂为硬脂酸或甘油。
在上述基于微晶纳米陶瓷的装饰品的制作方法中，所述混合粉体颗粒的粒径大小为60～200目。
本发明提供一种基于微晶纳米陶瓷的装饰品，其包括纳米陶瓷本体、釉层和图案层，所述釉层位于所述纳米陶瓷本体表面，所述图案层位于釉层外表面、釉层与纳米陶瓷本体之间或纳米陶瓷本体中。
实施本发明的基于微晶纳米陶瓷的装饰品及其制作方法，可以获得以下有益效果：基于微晶纳米级ZrO2或Al2O3，采用注射成型、挤压成型或干压成型并经脱脂排胶和高温烧结制得的纳米陶瓷具有硬度高、耐腐蚀、耐磨损、耐高温等特性；纳米陶瓷成型后采用传统制瓷工艺，可在纳米陶瓷外附上一釉层，与现有的对纳米陶瓷进行精磨的工艺相比，明显降低了其成本；采用传统制瓷工艺还可以对纳米陶瓷进行彩绘纹饰，使得最终制得的产品不仅具备纳米陶瓷的优良性能，而且外观精美，具有很高的观赏性与收藏性；分散剂的使用使得注射成型或挤压成型所需的料浆稳定且均匀，保证最终产品的均一性。本发明所用工艺简单，适合于工业生产。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作进一步详细说明。
传统陶瓷是以粘土为主要原料以及各种天然矿物经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料以及各种制品，其脆性高、易碎且易磨损，在日常的使用与保存中容易破损。随着纳米技术的广泛应用，纳米陶瓷材料因其特有的优异性质倍受关注，本发明中所采用的基于微晶纳米级ZrO2和Al2O3的ZrO2陶瓷和Al2O3陶瓷(以下简称ZrO2陶瓷和Al2O3陶瓷)是目前应用广泛的两种纳米陶瓷。
ZrO2陶瓷和Al2O3陶瓷具有耐腐蚀、耐磨损、耐高温、抗辐射、高热导率、高传导性、硬度高、化学稳定性良好等多种优点，在结构陶瓷与功能陶瓷方面应用广阔，如球阀球座、切割工具、高温坩埚、集成电路基板等。ZrO2陶瓷和Al2O3陶瓷的制备工艺与以粘土和天然矿物为原料的传统陶瓷具有相似之处，包括粉体(或料浆)制备、模具成型、脱脂排胶、高温烧结，特殊的，纳米陶瓷需要精磨加工。
本发明中，以烧结成型的ZrO2陶瓷和Al2O3陶瓷为本体，采用传统制瓷工艺，在陶瓷本体上绘制图案，并附上釉层。由于附上釉层使得纳米陶瓷表面光滑，不需做进一步的精磨加工，有效的节约了纳米陶瓷的制作成本；另外，传统制瓷工艺中的青花、粉彩和颜色釉工艺的应用，使得纳米陶瓷本体具有多样化且造型精美的图案，赋予纳米陶瓷优良的观赏价值，且利于永久保存。这也克服了现有技术中，珍贵陶瓷易碎而导致的文化遗产流失的缺陷。
青花、粉彩和颜色釉均为传统制瓷工艺，为本领域技术人员所熟知，因此以下仅对此工艺做简单描述，而不做过多的解释说明，此应为本领域技术人员所理解。
青花以含氧化钴的钴矿为原料，在陶瓷本体上描绘纹饰，再罩上一层透明釉层，经高温还原一次烧成，其又分为釉上彩绘、釉中彩绘、釉下彩绘和贴花工艺。依据图案层与釉层的关系，釉上彩绘指图案层位于釉层外表面；釉下彩绘指图案层位于釉层和陶瓷本体之间；釉中彩绘指图案层贴在釉层表面，经高温烧结后嵌入陶瓷本体中。贴花工艺具体分为在陶瓷本体上作图和将图案制成花纸后再印在陶瓷本体上。粉彩指在釉上彩绘并经低温烧成的彩绘工艺，烧结温度通常为600～900℃。颜色釉则是在釉层中加入某种氧化金属，烧结后将呈现某种固有光泽。
本发明中所涉及的“装饰品”一词，包括具有衬托、点缀作用和实用价值的多种物品，如花瓶、玩偶、艺术品、墙砖、卡贴、卡片、广告牌、杯子等，可以应用于商场、家庭、校园、医院等多个场所，可以应用于交通、电子、航空、建筑等多个领域。在以下实施例中，仍然统称为“装饰品”一词。
实施例1：将1000g微晶纳米级ZrO2粉料、10g聚乙烯醇、15g聚丙烯胺、270g ABS树脂和12g甘油在170℃均匀混合后加入1300g水中，并在球磨机中混合研磨得到料浆，将料浆脱气后倒注入装饰品模具中；待料浆固化在装饰品模具中后脱模，自然干燥后得到装饰品坯体；将装饰品坯体在电阻炉中加热至900℃，并保温2小时，进行脱脂排胶并自然冷却；将脱脂排胶的装饰品坯体放置于烧结炉中，加热至1500℃，并保温2小时，进行无压烧结，得到纳米材料的装饰品粗品，并自然冷却；采用青花瓷的贴花工艺，在纳米材料的装饰品粗品上绘制图案，将绘制有图案的纳米陶瓷的装饰品粗品放置于烧结炉中，加热至700℃，保温0.5小时，高温还原后自然冷却，得到最终的纳米陶瓷的装饰品成品且图案层位于釉层的外表面。
实施例2：将900g微晶纳米级Al2O3粉料、15g甲基纤维素、20g阿拉伯树胶、90g热塑性聚酯和5g硬脂酸在150℃均匀混合后加入1000g水中，并在球磨机中混合研磨得到料浆，将料浆脱气后倒注入装饰品模具中；待料浆固化在装饰品模具中后脱模，自然干燥后得到装饰品坯体；将装饰品坯体在电阻炉中加热至1100℃，并保温1小时，进行脱脂排胶并自然冷却；将脱脂排胶的装饰品坯体放置于烧结炉中，加热至1600℃，并保温0.5小时，进行无压烧结，得到纳米材料的装饰品粗品，并自然冷却；采用粉彩工艺，在纳米陶瓷的装饰品粗品上绘制图案，将绘制有图案的纳米陶瓷的装饰品粗品放置于烧结炉中，加热至600℃，保温2小时，高温还原后自然冷却，得到最终的纳米陶瓷的装饰品成品，且图案层位于釉层的外表面。
实施例3：将900g微晶纳米级Al2O3粉料、20g甲基纤维素、10g阿拉伯树胶、90g聚酰胺和15g硬脂酸在150℃均匀混合后加入1500g水中，并在球磨机中混合研磨得到料浆，将料浆脱气后倒注入装饰品模具中；待料浆固化在装饰品模具中后脱模，自然干燥后得到装饰品坯体；将装饰品坯体在电阻炉中加热至1000℃，并保温2小时，进行脱脂排胶并自然冷却；将脱脂排胶的装饰品坯体放置于烧结炉中，加热至1500℃，并保温0.5小时，进行无压烧结，得到装饰品粗品，并自然冷却；采用青花瓷的釉中彩绘工艺，在纳米陶瓷的装饰品粗品上绘制图案，将绘制有图案的纳米陶瓷的装饰品粗品放置于烧结炉中，加热至1250℃，保温1小时，高温还原后自然冷却，得到最终的纳米陶瓷的装饰品成品，且图案层位于纳米陶瓷本体中。
实施例4：将1000g微晶纳米级Al2O3粉料、20g水性石蜡和15g甘油在200℃均匀混合后加入喷雾干燥机中，喷雾制得粒径大小在60～100目范围内的混合粉体颗粒，将混合粉体颗粒填充入装饰品模具中，在干压成型机中加压至170Mpa，得到致密的装饰品坯体；将装饰品坯体在电阻炉中加热至700℃，并保温1.5小时，进行脱脂排胶并自然冷却；将脱脂排胶的装饰品坯体放置于烧结炉中，加热至1700℃，并保温1小时，进行无压烧结，得到纳米陶瓷的装饰品粗品，并自然冷却；采用颜色釉工艺，在纳米陶瓷的装饰品粗品上绘制图案，将绘制有图案的纳米陶瓷的装饰品粗品放置于烧结炉中，加热至1200℃，保温2小时，高温还原后自然冷却，得到最终的纳米陶瓷的装饰品成品，且图案层位于纳米陶瓷本体与釉层之间。
实施例5：将950g微晶纳米级ZrO2粉料、10g海藻酸胺和30g硬脂酸在180℃均匀混合后加入喷雾干燥机中，喷雾制得粒径大小在150～200目范围内的混合粉体颗粒，将混合粉体颗粒填充入装饰品模具中，在干压成型机中加压至200Mpa，得到致密的装饰品坯体；将装饰品坯体在电阻炉中加热至800℃，并保温2小时，进行脱脂排胶并自然冷却；将脱脂排胶的装饰品坯体放置于烧结炉中，加热至1600℃，并保温1小时，进行无压烧结，得到纳米陶瓷的装饰品粗品，并自然冷却；采用青花瓷的釉上彩绘工艺，在纳米陶瓷的装饰品粗品上绘制图案，将绘制有图案的纳米陶瓷的装饰品粗品放置于烧结炉中，加热至650℃，保温0.5小时，高温还原后自然冷却，得到最终的纳米陶瓷的装饰品成品，且图案层位于釉层的外表面。
实施例6：将900g微晶纳米级Al2O3粉料、15g甲基纤维素和20g硬脂酸在150℃均匀混合后加入喷雾干燥机中，喷雾制得粒径大小在100～150目范围内的混合粉体颗粒，将混合粉体颗粒填充入装饰品模具中，在干压成型机中加压至150Mpa，得到致密的装饰品坯体；将装饰品坯体在电阻炉中加热至1100℃，并保温1小时，进行脱脂排胶并自然冷却；将脱脂排胶的装饰品坯体放置于烧结炉中，加热至1700℃，并保温2小时，进行无压烧结，得到纳米材料的装饰品粗品，并自然冷却；采用青花瓷的釉下彩绘工艺，在纳米材料的装饰品粗品上绘制图案，将绘制有图案的纳米陶瓷的装饰品粗品放置于烧结炉中，加热至1300℃，保温1.5小时，高温还原后自然冷却，得到最终的纳米陶瓷的装饰品成品，且图案层位于纳米陶瓷本体和釉层之间。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于微晶纳米陶瓷的装饰品的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将重量份数分别为900～1000、10～20、90～300、10～20和5～15的微晶纳米级ZrO2粉料或微晶纳米级Al2O3粉料、粘结剂、可塑剂、分散剂和润滑剂在150～200℃均匀混合后加入至重量份数为1000～1500的水中，并在球磨机中混合均匀，得到料浆；
(2)所述料浆脱气后，倒注入装饰品模具中；
(3)待所述料浆固化在所述装饰品模具中后脱模，自然干燥后得到装饰品坯体；
(4)所述装饰品坯体在电阻炉中加热至800～1100℃，保温1～2小时，进行脱脂排胶；
(5)将脱脂排胶后的装饰品坯体放置于烧结炉中，加热至1500～1700℃，并保温1～3小时，进行无压烧结，得到纳米陶瓷的装饰品粗品，并自然冷却；
(6)采用传统制瓷工艺，在所述纳米陶瓷的装饰品粗品上绘制图案，将绘制有图案的所述纳米陶瓷的装饰品粗品放置于烧结炉中，加热至600～1300℃，保温0.5～2小时，高温还原后自然冷却，得到最终的纳米陶瓷的装饰品成品。
2.根据权利要求1所述的基于微晶纳米陶瓷的装饰品的制作方法，其特征在于，所述粘结剂为聚乙烯醇、水性石蜡、甲基纤维素或海藻酸铵。
3.根据权利要求1所述的基于微晶纳米陶瓷的装饰品的制作方法，其特 征在于，所述润滑剂为硬脂酸或甘油。
4.根据权利要求1所述的基于微晶纳米陶瓷的装饰品的制作方法，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯胺或阿拉伯树胶。
5.根据权利要求1所述的基于微晶纳米陶瓷的装饰品的制作方法，其特征在于，所述可塑剂为热塑性塑料或树脂。
6.一种基于微晶纳米陶瓷的装饰品的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将重量份数分别为900～1000、10～20和15～30的微晶纳米级ZrO2粉料或微晶纳米级Al2O3粉料、粘结剂和润滑剂在150～200℃均匀混合后加入至喷雾干燥机中，喷雾制得混合粉体颗粒；
(2)将所述混合粉体颗粒填充入装饰品模具中，并将所述装饰品模具放置于干压成型机中，加压至150～200 MPa，得到致密的装饰品坯体；
(3)所述装饰品坯体在电阻炉中加热至700～1100℃，保温1～2小时，进行脱脂排胶；
(4)将脱脂排胶的装饰品坯体放置于烧结炉中，加热至1500～1700℃，并保温0.5～2小时，进行无压烧结，得到纳米陶瓷的装饰品粗品，并自然冷却；
(5)采用传统制瓷工艺，在所述纳米陶瓷的装饰品粗品上绘制图案，将绘制有图案的所述纳米陶瓷的装饰品粗品放置于烧结炉中，加热至600～1300℃，保温0.5～2小时，高温还原后自然冷却，得到最终的纳米陶瓷的装饰品成品。
7.根据权利要求6所述的基于微晶纳米陶瓷的装饰品的制作方法，其特征在于，所述粘结剂为聚乙烯醇、水性石蜡、甲基纤维素或海藻酸铵。
8.根据权利要求6所述的基于微晶纳米陶瓷的装饰品的制作方法，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸或甘油。
9.根据权利要求6所述的基于微晶纳米陶瓷的装饰品的制作方法，其特征在于，所述混合粉体颗粒的粒径大小为60~200目。
10.一种采用权利要求1或6的制作方法制得的基于微晶纳米陶瓷的装饰品，其特征在于，包括纳米陶瓷本体、釉层和图案层，所述釉层位于所述纳米陶瓷本体表面，所述图案层位于釉层外表面、釉层与纳米陶瓷本体之间或纳米陶瓷本体中。
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