CN103449809B - 一种氧化锆陶瓷质棋子及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化锆陶瓷质棋子，所述氧化锆陶瓷质棋子为采用氧化锆为主要原料，经过陶瓷生产工艺过程制备而得。相应地，本发明还公开了一种氧化锆陶瓷质棋子的制备方法，包括：将制备氧化锆陶瓷质棋子的主要原料经干压成型和等静压成型，得到棋子生坯；将成型的坯体在电炉中高温烧结，所述高温烧结温度为1400~1600℃；将烧结后的坯体，用超声波工艺加工棋子图案；在坯体的表面图案处涂上陶瓷釉料；将上釉后的坯体进行釉烧成；将釉烧后的坯体进行磨平、抛光，得到氧化锆陶瓷质棋子产品。采用本发明，所述氧化锆陶瓷质棋子晶莹光亮、光洁度高、有玉质感、高档高雅，且结构致密、强度高、硬度高，开创了一个新的棋子品种。
Description
技术领域
本发明涉及文体娱乐用品技术领域，尤其涉及一种氧化锆陶瓷质棋子及其制备方法。
背景技术
棋子是具有娱乐性和智力开发性的文化器材，主要类型包括中国象棋、国际象棋、围棋、将棋、五子棋或飞行棋等等。上述棋子应用广泛，深受大众喜爱。尤其是中国象棋，在中国有着悠久的历史，属于二人对抗性游戏的一种。中国象棋的群众基础相当广泛，经常可以在街头巷尾、公园、单位、学校以及各种活动场所里看到人们下棋。
传统中国象棋一般采用木质、塑料质。专利CN1590242公开了一种果冻中国象棋，果冻包装外壳印有中国象棋棋子名字，解决现有果冻在食用前后外壳不能另作他用的问题，制作以果冻为载体的中国象棋，实际上，这种棋子材质仍是塑料的。专利CN2848305公开了一种带有磁性点的中国象棋，在棋盘上设有永久磁铁圆片，棋子底部设有圆铁片，在活动物体上面下棋时，不会因棋盘的摆动而位移棋子，其棋子的材质依然是普通的木质或塑料质。专利CN202136784公开了一种卷轴式中国象棋，象棋盛放在卷轴的空腔内，棋盘采用柔软不易破损的硅胶材质卷绕在卷轴上，棋子仍为普通材质。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种晶莹光亮，硬度高，表面光滑，有玉质感，高档高雅，有很高的使用、美学、收藏价值的氧化锆陶瓷质棋子，开创了一个新的棋子品种，尤其是中国象棋品种。
同时，本发明实施例所要解决的技术问题还在于，本发明将陶瓷生产工艺和陶瓷精细加工工艺结合起来，提供一种制备上述氧化锆陶瓷质棋子的方法。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种氧化锆陶瓷质棋子，所述氧化锆陶瓷质棋子为采用氧化锆为主要原料，经过陶瓷生产工艺过程制备而得。
作为上述方案的改进，其以重量百分比计的主要原料配方如下：
氧化锆 ≥90 wt%；
氧化钇 3~6 wt%；
氧化铈 0~4 wt%。
作为上述方案的改进，所述氧化锆为四方相。
相应地，本发明实施例提供了一种氧化锆陶瓷质棋子的制备方法，依次包括以下步骤：
将制备氧化锆陶瓷质棋子的主要原料经干压成型和等静压成型，得到棋子生坯，所述制备氧化锆陶瓷质棋子的主要原料包括氧化锆；
将成型的所述生坯的坯体在电炉中高温烧结，所述高温烧结温度为1400~1600℃；
将烧结后的所述坯体，用超声波工艺加工棋子图案；
在所述坯体的表面图案处涂上陶瓷釉料；
将上釉后的所述坯体进行釉烧成；
将釉烧后的所述坯体进行磨平、抛光，得到所述氧化锆陶瓷质棋子产品。
作为上述方案的改进，所述将制备氧化锆陶瓷质棋子的主要原料经干压成型和等静压成型，得到棋子生坯的步骤中：
所述干压成型压力为10~100MPa，所述等静压成型压力为50~200MPa。
作为上述方案的改进，所述将制备氧化锆陶瓷质棋子的主要原料经干压成型和等静压成型，得到棋子生坯的步骤包括：
将制备氧化锆陶瓷质棋子的主要原料进行干压成型；
将经过干压成型后的半成品进行等静压成型，得到棋子生坯。
作为上述方案的改进，所述将成型的所述生坯的坯体在电炉中高温烧结的步骤中：
所述高温烧结温度为1400~1600℃，高温烧结后保温1~5小时。
作为上述方案的改进，所述将上釉后的所述坯体进行釉烧成的步骤中：
所述釉烧成的温度为900~1200℃，釉烧成保温0.5~2小时。
作为上述方案的改进，所述氧化锆陶瓷质棋子以重量百分比计的主要原料配方如下：
氧化锆 ≥90 wt%；
氧化钇 3~6 wt%；
氧化铈 0~4 wt%。
作为上述方案的改进，所述氧化锆为四方相。
优选地，本发明一种氧化锆陶瓷质棋子为中国象棋。本发明一种氧化锆陶瓷质棋子的制备方法中所述的棋子为中国象棋。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
在棋子领域，尤其在中国象棋领域，与现有技术相比，目前的中国象棋棋子材质基本为木质、塑料质，而本发明的中国象棋则别具一格，采用的材质为氧化锆陶瓷质。本发明采用氧化锆粉体为主要原料、并采用化学法钇稳定或铈稳定四方相氧化锆，再经过陶瓷生产工艺过程制备得到一种晶莹光亮，光洁度高，有玉质感，外形美观的氧化锆陶瓷质棋子，本发明开创了一个新的中国象棋品种。
本发明将陶瓷生产工艺和陶瓷精细加工工艺结合起来，提供一种氧化锆陶瓷质棋子的制备方法，主要采用化学法细晶氧化锆为原料，分别经过干压成型和等静压成型、高温烧结、超声波工艺加工棋子图案、表面图案上釉料、釉烧成等步骤得到烧结致密、强度高、硬度高的氧化锆陶瓷质棋子产品。与建筑卫生陶瓷作比较，本发明氧化锆陶瓷质棋子抗弯强度比普通陶瓷高10倍，断裂韧性也提高5倍，结构致密。最后，所述棋子经磨平、抛光后，光洁度高，晶莹光亮，有玉质感，高雅、高档，有很高的使用、美学、收藏价值。
附图说明
图1是本发明一种氧化锆陶瓷质棋子的制备方法的流程图；
图2是本发明一种氧化锆陶瓷质棋子的制备方法的又一流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种氧化锆陶瓷质棋子，所述氧化锆陶瓷质棋子为采用氧化锆为主要原料，经过陶瓷生产工艺过程制备而得。
本发明氧化锆陶瓷质棋子，其以重量百分比计的主要原料配方如下：
氧化锆 ≥90 wt%；
氧化钇 3~6 wt%；
氧化铈 0~4 wt%。
优选地，本发明氧化锆陶瓷质棋子，其以重量百分比计的主要原料配方如下：
氧化锆 94~96wt%;
氧化钇 4~6 wt%。
本发明通过化学法钇稳定或铈稳定四方相氧化锆，采用细晶氧化锆为原料，有利于得到烧结致密，抗弯强度高，断裂韧性好的氧化锆陶瓷质棋子。本发明氧化锆陶瓷质棋子具有以下的技术参数：
抗弯强度≥800MPa；
断裂韧性≥8MPa·m 1/2；
密度≥5.95g/cm3；
晶粒平均尺寸≤1μm。
优选地，所述氧化锆为四方相。
进一步，本发明氧化锆陶瓷质棋子可以为但不限于中国象棋、国际象棋、围棋、将棋、五子棋或飞行棋。
优选地，本发明氧化锆陶瓷质棋子为中国象棋。
相应地，如图1所示，本发明实施例提供了一种氧化锆陶瓷质棋子的制备方法，依次包括以下步骤：
S101，将制备氧化锆陶瓷质棋子的主要原料经干压成型和等静压成型，得到棋子生坯，所述制备氧化锆陶瓷质棋子的主要原料包括氧化锆。
优选地，所述干压成型压力为10~100MPa，所述等静压成型压力为50~200MPa。
进一步优选地，所述干压成型压力为50MPa，所述等静压成型压力为100MPa。
S102，将成型的所述生坯的坯体在电炉中高温烧结，所述高温烧结温度为1400~1600℃。
优选地，所述高温烧结温度为1400~1600℃，高温烧结后保温1~5小时。
进一步优选地，所述高温烧结温度为1500℃，高温烧结后保温3小时。
S103，将烧结后的所述坯体，用超声波工艺加工棋子图案。
S104，在所述坯体的表面图案处涂上陶瓷釉料。
用超声波工艺加工棋子图案完成后，在棋子表面的图案上按设计涂陶瓷彩釉，釉颜色主要有但不限于红、黑、绿、蓝、黄等。
S105，将上釉后的所述坯体进行釉烧成。
优选地，所述釉烧成的温度为900~1200℃，釉烧成保温0.5~2小时。
进一步优选地，所述釉烧成的温度为1000℃，釉烧成保温1小时。
S106，将釉烧后的所述坯体进行磨平、抛光，得到所述氧化锆陶瓷质棋子产品。
进一步，本发明氧化锆陶瓷质棋子可以为但不限于中国象棋、国际象棋、围棋、将棋、五子棋或飞行棋。
优选地，本发明氧化锆陶瓷质棋子为中国象棋。
如图2所示，本发明实施例提供了又一种氧化锆陶瓷质棋子的制备方法，依次包括以下步骤：
S201，将制备氧化锆陶瓷质棋子的主要原料在压力为10~100MPa的条件下进行干压成型，所述制备氧化锆陶瓷质棋子的主要原料包括氧化锆。
优选地，所述干压成型压力为50MPa。
进一步，将制备氧化锆陶瓷质棋子的主要原料填入设计好的干压模具内，在压力为10~100MPa的干压成型机中进行干压成型。
所述氧化锆陶瓷质棋子以重量百分比计的主要原料配方如下：
氧化锆 ≥90 wt%；
氧化钇 3~6 wt%；
氧化铈 0~4 wt%。
优选地，本发明氧化锆陶瓷质棋子，其以重量百分比计的主要原料配方如下：
氧化锆 94~96wt%;
氧化钇 4~6 wt%。
优选地，氧化锆陶瓷质棋子的原料采用氧化锆粉体。
需要说明的是，将ZrO2原料干压成棋子生坯，坯体的形状尺寸由最终棋子的形状尺寸加上烧成放尺和加工余量计算而来，不同的干压模具得到不同的最终棋子。用ZrO2陶瓷粉作原料制备的氧化锆陶瓷质棋子具有强度高、硬度高、烧结致密、外形美观等优点。
S202，将经过干压成型后的的半成品在压力为50~200MPa的条件下进行等静压成型，得到棋子生坯。
优选地，所述等静压成型压力为100MPa。
S203，将成型的所述生坯的坯体在温度为1400~1600℃的电炉中高温烧结，并保温1~5小时。
优选地，所述高温烧结温度为1500℃，高温烧结后保温3小时。
需要说明的是，烧结后的坯体为统一的形状。
S204，将烧结后的所述坯体，用超声波工艺加工棋子图案。
S205，在所述坯体的表面图案处涂上陶瓷釉料。
用超声波工艺加工棋子图案完成后，在棋子表面的图案上按设计涂陶瓷彩釉，釉颜色主要有但不限于红、黑、绿、蓝、黄等。优选为红、黑两色，符合中国象棋惯例。
S206，将上釉后的所述坯体在温度为900~1200℃的条件下进行釉烧成，并保温0.5~2小时。
优选地，所述釉烧成的温度为1000℃，釉烧成保温1小时。
S207，将釉烧后的所述坯体进行磨平、抛光，得到所述氧化锆陶瓷质棋子产品。
在磨平抛光步骤中，一般将釉烧后的棋子在磨床上两面磨平，在抛光机上进行抛光。
需要说明的是，上述的磨平抛光仅为具体实施的一种优选方式。当然，本发明也可以采用其他的磨平抛光方式，来达到同样的目的。
进一步，本发明氧化锆陶瓷质棋子可以为但不限于中国象棋、国际象棋、围棋、将棋、五子棋或飞行棋。
优选地，本发明氧化锆陶瓷质棋子为中国象棋。
本发明将陶瓷生产工艺和陶瓷精细加工工艺结合起来，提供一种氧化锆陶瓷质棋子的制备方法，主要采用化学法细晶氧化锆为原料，分别经过干压成型和等静压成型、高温烧结、超声波工艺加工棋子图案、表面图案上釉料、釉烧成等步骤得到烧结致密、强度高、硬度高的氧化锆陶瓷质棋子产品。与建筑卫生陶瓷作比较，本发明氧化锆陶瓷质棋子抗弯强度比普通陶瓷高10倍，断裂韧性也提高5倍，结构致密。本发明氧化锆陶瓷质棋子具有以下的技术参数：
抗弯强度≥800MPa；
断裂韧性≥8MPa·m 1/2；
密度≥5.95g/cm3；
晶粒平均尺寸≤1μm。
下面以具体实施例进一步说明本发明
一、下面列举制备氧化锆陶瓷质棋子的主要原料配方
配方1：
氧化锆90 wt%、氧化钇6 wt%、氧化铈4 wt%。
配方2：
氧化锆94 wt%、氧化钇3 wt%、氧化铈3 wt%。
配方3：
氧化锆96 wt%、氧化钇4 wt%。
配方4：
氧化锆94 wt%、氧化钇6wt%。
配方5：
氧化锆95 wt%、氧化钇5wt%。
配方6：
氧化锆97 wt%、氧化钇3 wt%。
二、下面列举制备氧化锆陶瓷质棋子方法的多种实施形式
实施例1
将制备氧化锆陶瓷质棋子的主要原料：氧化锆粉体ZrO2 90wt%、氧化钇6 wt%、氧化铈4 wt%填入设计好的干压模具内，在压力为10MPa的干压成型机中进行干压成型；
将经过干压成型后的半成品在压力为50MPa的条件下进行等静压成型，得到棋子生坯；
将成型的所述生坯的坯体在温度为1400℃的电炉中高温烧结，并保温1小时；
将烧结后的所述坯体，用超声波工艺加工棋子图案；
在所述坯体的表面图案处涂上红、黑两色的陶瓷釉料；
将上釉后的所述坯体在温度为900℃的条件下进行釉烧成，并保温0.5小时；
将釉烧后的所述坯体在磨床上两面磨平，在抛光机上进行抛光，最后得到所述氧化锆陶瓷质中国象棋产品。
实施例2
将制备氧化锆陶瓷质棋子的主要原料：氧化锆粉体ZrO2 94 wt%、氧化钇3 wt%、氧化铈3 wt%填入设计好的干压模具内，在压力为30MPa的干压成型机中进行干压成型；
将经过干压成型后的半成品在压力为30MPa的条件下进行等静压成型，得到棋子生坯；
将成型的所述生坯的坯体在温度为1450℃的电炉中高温烧结，并保温2小时；
将烧结后的所述坯体，用超声波工艺加工棋子图案；
在所述坯体的表面图案处涂上红、黑两色的陶瓷釉料；
将上釉后的所述坯体在温度为1000℃的条件下进行釉烧成，并保温1小时；
将釉烧后的所述坯体在磨床上两面磨平，在抛光机上进行抛光，最后得到所述氧化锆陶瓷质中国象棋产品。
实施例3
将制备氧化锆陶瓷质棋子的主要原料：氧化锆粉体ZrO2 96 wt%、氧化钇4 wt%填入设计好的干压模具内，在压力为50MPa的干压成型机中进行干压成型；
将经过干压成型后的半成品在压力为100MPa的条件下进行等静压成型，得到棋子生坯；
将成型的所述生坯的坯体在温度为1500℃的电炉中高温烧结，并保温3小时；
将烧结后的所述坯体，用超声波工艺加工棋子图案；
在所述坯体的表面图案处涂上红、黑两色的陶瓷釉料；
将上釉后的所述坯体在温度为1000℃的条件下进行釉烧成，并保温1小时；
将釉烧后的所述坯体在磨床上两面磨平，在抛光机上进行抛光，最后得到所述氧化锆陶瓷质中国象棋产品。
实施例4
将制备氧化锆陶瓷质棋子的主要原料：氧化锆粉体ZrO2 94 wt%、氧化钇6wt%填入设计好的干压模具内，在压力为50MPa的干压成型机中进行干压成型；
将经过干压成型后的半成品在压力为100MPa的条件下进行等静压成型，得到棋子生坯；
将成型的所述生坯的坯体在温度为1500℃的电炉中高温烧结，并保温3小时；
将烧结后的所述坯体，用超声波工艺加工棋子图案；
在所述坯体的表面图案处涂上红、黑两色的陶瓷釉料；
将上釉后的所述坯体在温度为1000℃的条件下进行釉烧成，并保温1小时；
将釉烧后的所述坯体在磨床上两面磨平，在抛光机上进行抛光，最后得到所述氧化锆陶瓷质中国象棋产品。
实施例5
将制备氧化锆陶瓷质棋子的主要原料：氧化锆粉体ZrO2 95 wt%、氧化钇5wt%填入设计好的干压模具内，在压力为80MPa的干压成型机中进行干压成型；
将经过干压成型后的半成品在压力为120MPa的条件下进行等静压成型，得到棋子生坯；
将成型的所述生坯的坯体在温度为1600℃的电炉中高温烧结，并保温3小时；
将烧结后的所述坯体，用超声波工艺加工棋子图案；
在所述坯体的表面图案处涂上红、黑两色的陶瓷釉料；
将上釉后的所述坯体在温度为1100℃的条件下进行釉烧成，并保温1.5小时；
将釉烧后的所述坯体在磨床上两面磨平，在抛光机上进行抛光，最后得到所述氧化锆陶瓷质中国象棋产品。
实施例6
将制备氧化锆陶瓷质棋子的主要原料：氧化锆粉体ZrO2 97 wt%、氧化钇3 wt%填入设计好的干压模具内，在压力为100MPa的干压成型机中进行干压成型；
将经过干压成型后的半成品在压力为200MPa的条件下进行等静压成型，得到棋子生坯；
将成型的所述生坯的坯体在温度为1600℃的电炉中高温烧结，并保温5小时；
将烧结后的所述坯体，用超声波工艺加工棋子图案；
在所述坯体的表面图案处涂上红、黑两色的陶瓷釉料；
将上釉后的所述坯体在温度为1200℃的条件下进行釉烧成，并保温2小时；
将釉烧后的所述坯体在磨床上两面磨平，在抛光机上进行抛光，最后得到所述氧化锆陶瓷质中国象棋产品。
下面列举实施例1至6的技术指标，具体如下：
综上所述，实施本发明实施例，具有如下有益效果：
在棋子领域，尤其在中国象棋领域，与现有技术相比，目前的中国象棋棋子材质基本为木质、塑料质，而本发明的中国象棋则别具一格，采用的材质为氧化锆陶瓷质。本发明采用氧化锆ZrO2粉体为主要原料、并采用化学法钇稳定或铈稳定四方相氧化锆，再经过陶瓷生产工艺过程制备得到一种晶莹光亮，光洁度高，有玉质感，外形美观的氧化锆陶瓷质棋子，本发明开创了一个新的中国象棋品种。
本发明将陶瓷生产工艺和陶瓷精细加工工艺结合起来，提供一种氧化锆陶瓷质棋子的制备方法，主要采用化学法细晶氧化锆为原料，分别经过干压成型和等静压成型、高温烧结、超声波工艺加工棋子图案、表面图案上釉料、釉烧成等步骤得到烧结致密、强度高、硬度高的氧化锆陶瓷质棋子产品。与建筑卫生陶瓷作比较，本发明氧化锆陶瓷质棋子抗弯强度比普通陶瓷高10倍，断裂韧性也提高5倍，结构致密。最后，所述棋子经磨平、抛光后，光洁度高，晶莹光亮，有玉质感，高雅、高档，有很高的使用、美学、收藏价值。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (2)
1.一种氧化锆陶瓷质棋子的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
将制备氧化锆陶瓷质棋子的主要原料经干压成型和等静压成型，得到棋子生坯，所述制备氧化锆陶瓷质棋子的主要原料包括氧化锆；
将成型的所述生坯的坯体在电炉中高温烧结，所述高温烧结温度为1400~1600℃；
将烧结后的所述坯体，用超声波工艺加工棋子图案；
在所述坯体的表面图案处涂上陶瓷釉料；
将上釉后的所述坯体进行釉烧成；
将釉烧后的所述坯体进行磨平、抛光，得到所述氧化锆陶瓷质棋子产品；
所述氧化锆陶瓷质棋子以重量百分比计的原料配方如下：
氧化锆 ≥90 wt%；
氧化钇 6 wt%；
氧化铈 3~4 wt%；
所述氧化锆为四方相；
所述将制备氧化锆陶瓷质棋子的主要原料经干压成型和等静压成型，得到棋子生坯的步骤中：所述干压成型压力为10~100MPa，所述等静压成型压力为50~200MPa；
所述将成型的所述生坯的坯体在电炉中高温烧结的步骤中：高温烧结后保温1~5小时；
所述将上釉后的所述坯体进行釉烧成的步骤中：所述釉烧成的温度为900~1200℃，釉烧成保温0.5~2小时。
2.如权利要求1所述的氧化锆陶瓷质棋子的制备方法，其特征在于，所述将制备氧化锆陶瓷质棋子的主要原料经干压成型和等静压成型，得到棋子生坯的步骤包括：
将制备氧化锆陶瓷质棋子的主要原料进行干压成型；
将经过干压成型后的半成品进行等静压成型，得到棋子生坯。
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