CN105777211B

CN105777211B - 一种氧化锆陶瓷抛光预处理组合物及其预处理方法

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Publication number: CN105777211B
Application number: CN201410830652.8A
Authority: CN
Inventors: 吴波; 金启明
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2019-09-13
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: CN105777211A

Abstract

本发明公开了一种氧化锆陶瓷抛光预处理组合物及其预处理方法，其中，该氧化锆陶瓷抛光预处理组合物含有氟化铵、氟化氢铵、硝酸和磷酸。本发明将黑色氧化锆陶瓷进行抛光处理之前，先采用本发明的氧化锆陶瓷抛光预处理组合物进行预处理，该氧化锆陶瓷抛光预处理组合物能够将黑色氧化锆陶瓷中的碳化锆溶解，进而能够得到黑色高光氧化锆陶瓷，使得该氧化锆陶瓷不存在银白色点状缺陷，以及该方法具有简便易行的优点。

Description

一种氧化锆陶瓷抛光预处理组合物及其预处理方法

技术领域

本发明涉及一种氧化锆陶瓷抛光预处理组合物及其预处理方法，具体地，本发明涉及一种黑色氧化锆陶瓷抛光预处理组合物及其预处理方法。

背景技术

氧化锆陶瓷(ZrO₂陶瓷，Zirconia Ceramic)，纯净的氧化锆是白色固体，含有杂质时会显现灰色或淡黄色，添加显色剂还可显示各种其它颜色。以及还可以通过处理制备出黑色氧化锆陶瓷，如CN03129087.6中公开了一种黑色氧化锆陶瓷的制造方法，该方法将氧化锆陶瓷粉末加工成工件坯，将成型的白色氧化锆工件坯进行脱蜡、脱脂或进行低温物保护气氛素烧处理，再将预处理后的氧化锆素坯工件在真空的条件下进行高温烧结，或向已抽真空的炉里充氩气、氢气，在保护气体下进行高温烧结。

通常现有技术中对黑色氧化锆陶瓷进行处理的方法大致有两种。

一种是对氧化锆陶瓷直接进行处理的方法，如US4656145公开了一种黑色氧化锆陶瓷实现方法，该方法采用白色氧化锆陶瓷，经发黑，由于碳渗透或者发生晶格变化，导致氧化锆陶瓷由白色变为黑色。将经这种方法得到的黑色氧化锆陶瓷直接进行抛光处理，可得到黑色高光外观。

但是通过该方法处理得到的黑色高光氧化锆陶瓷，表面会存在很多银白色点状缺陷。其原因为：在还原气氛中ZrO₂和C在温度超过1300℃时发生氧化还原反应生成ZrC，ZrC的颜色为银白色：

3C+ZrO₂＝ZrC+2CO↑

这种反应在工件(黑色氧化锆陶瓷)表面至40μm的深度范围内进行，这种反应使得黑色氧化锆陶瓷表层有约40μm深度的颜色不均匀层，表现为灰白色。因此，采用该方法对黑色氧化锆陶瓷直接进行抛光处理，该黑色氧化锆陶瓷表面会出现很多银白色点状的缺陷。

另一种是采用市场上销售的硅溶胶对黑色氧化锆陶瓷表面进行抛光处理，虽然能够得到相对光滑的表面，但是抛光效率低，表面容易出现波纹以及微小斑点的缺陷。另外，如CN103484026A公开了一种高效陶瓷抛光液，其有效成份包括粒径为3-300nm的纳米硅溶胶，络合剂及表面活性剂，pH调节剂，其中抛光液的pH＝3.0-9.0，硅溶胶粒度分布呈非高斯分布，(D100-D80)/(D100-D80)<0.15。该陶瓷抛光液的制备过程是先将粒径为纳米硅溶胶颗粒悬浮在水中，再加入络合剂，表面活性剂到悬浮液中，最后将悬浮液的pH值调整到3.0-9.0，优选为4.0-6.0。该方法是采用含有纳米硅溶胶的陶瓷抛光液对氧化锆陶瓷表面进行抛光，其原理是将氧化锆表面蚀刻，该方法一是不简便，二是容易出现波纹以及微小斑点的缺陷，进而该氧化锆陶瓷因抛光蚀刻而导致该氧化锆陶瓷表面厚度降低。

因此，如何能够研究一种针对黑色氧化锆陶瓷抛光预处理进而能够克服上述的缺陷的方法还有待于进一步开发研究。

发明内容

本发明的目的为了克服上述缺陷，而提供一种对黑色氧化锆陶瓷抛光预处理组合物及其预处理方法。

本发明提供了一种氧化锆陶瓷抛光预处理组合物，其中，该氧化锆陶瓷抛光预处理组合物含有氟化铵、氟化氢铵、硝酸和磷酸。

本发明还提供了一种氧化锆陶瓷抛光预处理的方法，该方法包括在将氧化锆陶瓷进行抛光处理之前先浸渍在上述的氧化锆陶瓷抛光预处理组合物中进行预处理。

通过上述技术方案，本发明将氧化锆陶瓷(黑色氧化锆陶瓷)进行抛光处理之前，先采用本发明的氧化锆陶瓷抛光预处理组合物进行预处理，该氧化锆陶瓷抛光预处理组合物含有氟化铵、氟化氢铵、硝酸和磷酸，能够将黑色氧化锆陶瓷中的碳化锆(ZrC)溶解，进而能够得到黑色高光氧化锆陶瓷，使得该氧化锆陶瓷不存在银白色点状缺陷，以及该方法具有简便易行的优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

根据本发明，以该组合物的总重量为基准，所述氟化铵的含量可以为5-20重量％，所述氟化氢铵的含量可以为5-40重量％，所述硝酸的含量可以为1-20重量％，所述磷酸的含量可以为1-20重量％，以及水的含量为0-88重量％；

优选地，以该组合物的总重量为基准，所述氟化铵的含量为10-15重量％，所述氟化氢铵的含量为25-35重量％，所述硝酸的含量为5-10重量％，所述磷酸的含量为5-10重量％，以及水的含量为30-55重量％。在本发明中，所述氟化铵、所述氟化氢铵、所述硝酸和所述磷酸均为购自国药集团的市售商品，在本发明中所述的属于“含量”也均指各个市售品的重量百分比含量，其中，各个市售品本身所含有的“水分”忽略不计。

根据本发明，在将所述氟化铵、所述氟化氢铵、所述硝酸、所述磷酸和所述水进行混合制备氧化锆陶瓷抛光预处理组合物时，所述氟化铵、所述氟化氢铵、所述硝酸、所述磷酸和所述水的添加顺序没有限定，只要按照上述含量范围将所述氟化铵、所述氟化氢铵、所述硝酸、所述磷酸和所述水混合即可，以及在将所述氟化铵、所述氟化氢铵、所述硝酸、所述磷酸和所述水混合的过程中，可以在搅拌的条件下进行，所述搅拌的条件以及搅拌的设备没有具体限定，可以为本领域的常规选择，例如，所述搅拌的速率可以为10r/min至300r/min范围之内，以及所述搅拌可以在室温下进行，所述搅拌的时间没有具体限定，只要将所述氟化铵、所述氟化氢铵、所述硝酸、所述磷酸和所述水充分混合即可，优选地，所述搅拌的时间为10-20分钟。

根据本发明，所述硝酸和所述磷酸的浓度没有具体限定，可以为本领域的常规选择，优选地，所述市售硝酸的常规浓度可以为69.2重量％，以及所述磷酸的常规浓度可以为83-98重量％，以及所述硝酸和所述磷酸在室温下均为白色或无色透明斜方晶系结晶。

根据本发明，对所述氧化锆陶瓷抛光预处理组合物为水溶液的形式，该水溶液的pH值没有具体限定，只要将所述氟化铵、所述氟化氢铵、所述硝酸、所述磷酸和所述水的含量控制在上述范围之内即可；优选地，该组合物为水溶液的形式，该水溶液的pH值为酸性；较优选地，为水溶液的形式，该水溶液的pH值为0.1-3.5；更优选地，为水溶液的形式，该水溶液的pH值为0.3-2；以及最优选地，为水溶液的形式，该水溶液的pH值为0.5-1。

根据本发明，所述预处理的温度没有具体限定，可以在室温下进行即可，优选地，所述预处理的温度为1-50℃，更优选为10-30℃，所述预处理的时间可以为0.1-10小时，优选为0.5-2小时。

根据本发明，该方法还包括在超声波的存在下进行预处理。

根据本发明，所述超声波处理的条件包括：超声频率可以为20-200 kHz，优选为20-150kHz，更优选为25-50kHz，超声时间可以为0.1-10小时，优选为0.5-2小时，更优选为0.5-1.5小时。

根据本发明，所述氧化锆陶瓷可以为采用发黑方法得到的黑色氧化锆陶瓷。

根据本发明，所述抛光以及进行抛光的设备没有具体限定，均可以为本领域的常规选择。例如，所述抛光的设备(抛光机)可以为宝桢研磨机械有限公司高速离心抛光机，抛光条件为使用高频瓷抛光石，转速100-200rpm，抛光时间1-200小时。

根据本发明，对经采用本发明的氧化锆陶瓷抛光预处理组合物进行预处理后的氧化锆陶瓷进行评价的方法为采用菲林尺统计该处理后的氧化锆陶瓷表面的白色点状缺陷个数，具体地，统计10mm×10mm面积内大于0.02mm²银白色点状缺陷的个数。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例和对比例中，氧化锆陶瓷表面上的白色点状缺陷个数通过菲林尺方法测得；

氟化铵、氟化氢铵、硝酸和磷酸原料均为国药集团生产的市售品；以及

氧化锆陶瓷为东方锆业牌号为OZ-3Y-7的市售品。

实施例1

本实施例用于说明采用本发明的氧化锆陶瓷预处理组合物对黑色氧化锆陶瓷在抛光之前进行预处理。

氧化锆陶瓷预处理组合物M1的制备：以该化合物M1的总重量为基准，加入氟化铵15重量％、氟化氢铵25重量％、硝酸5重量％、磷酸10重量％以及水45重量％，在室温下搅拌15分钟；

预处理工艺为：在室温度下，在超声波开启且超声波频率为28kHz的情况下，将黑色氧化锆陶瓷浸渍在上述氧化锆陶瓷预处理组合物M1中浸泡1小时；

再将经预处理后的黑色氧化锆陶瓷用宝桢研磨机械有限公司高速离心抛光机进行抛光，抛光条件为：使用高频瓷抛光石，转速180rpm，抛光时间为30小时。

得到黑色高光氧化锆陶瓷Q1。

采用菲林尺对该经预处理后的黑色高光氧化锆陶瓷Q1表面的银白色点状缺陷的个数进行统计，结果在10mm×10mm面积内没有大于0.02mm²银白色点状缺陷。

实施例2

氧化锆陶瓷预处理组合物M2的制备：以该化合物M2的总重量为基准，加入氟化铵10重量％、氟化氢铵35重量％、硝酸10重量％、磷酸5重量％以及水40重量％，在室温下搅拌10分钟；

预处理工艺为：在室温度下，将黑色氧化锆陶瓷浸渍在上述氧化锆陶瓷预处理组合物M2中浸泡10小时，

再将经预处理后的黑色氧化锆陶瓷按实施例1进行抛光，得到经预处理后的黑色高光氧化锆陶瓷Q2；

采用菲林尺对该经预处理后的黑色高光氧化锆陶瓷Q2表面的银白色点状缺陷的个数进行统计，结果在10mm×10mm面积内没有大于0.02mm²银白色点状缺陷。

实施例3

氧化锆陶瓷预处理组合物M3制备：以该化合物M3的总重量为基准，加入氟化铵12重量％、氟化氢铵30重量％、硝酸8重量％、磷酸8重量％以及水42重量％，在室温下搅拌20分钟；

预处理工艺为：在室温度下，将黑色氧化锆陶瓷浸渍在上述氧化锆陶瓷预处理组合物M3中浸泡3小时，

再将经预处理后的黑色氧化锆陶瓷按实施例1进行抛光，得到经预处理后的黑色高光氧化锆陶瓷Q3；

采用菲林尺对该经预处理后的黑色高光氧化锆陶瓷Q3表面的银白色点状缺陷的个数进行统计，结果在10mm×10mm面积内没有大于0.02mm²银白色点状缺陷。

实施例4

氧化锆陶瓷预处理组合物M4制备：以该化合物M4的总重量为基准，加入氟化铵15重量％、氟化氢铵5重量％、硝酸5重量％、磷酸5重量％以及水70重量％，在室温下搅拌20分钟；

预处理工艺为：在室温度下，将黑色氧化锆陶瓷浸渍在上述氧化锆陶瓷预处理组合物M4中浸泡10小时，

再将经预处理后的黑色氧化锆陶瓷按实施例1进行抛光，得到经预处理后的黑色高光氧化锆陶瓷Q4；

采用菲林尺对该经预处理后的黑色高光氧化锆陶瓷Q3表面的银白色点状缺陷的个数进行统计，结果在10mm×10mm面积内有大于0.02mm²银白色点状缺陷2个。

实施例5

氧化锆陶瓷预处理组合物M5制备：以该化合物M5的总重量为基准，加入氟化铵5重量％、氟化氢铵40重量％、硝酸1重量％、磷酸20重量％以及水34重量％，在室温下搅拌20分钟；

预处理工艺为：在室温度下，将黑色氧化锆陶瓷浸渍在上述氧化锆陶瓷预处理组合物M5中浸泡10小时，

再将经预处理后的黑色氧化锆陶瓷按实施例1进行抛光，得到经预处理后的黑色高光氧化锆陶瓷Q5；

采用菲林尺对该经预处理后的黑色高光氧化锆陶瓷Q3表面的银白色点状缺陷的个数进行统计，结果在10mm×10mm面积内有大于0.02mm²银白色点状缺陷1个。

对比例1

按照实施例1的方法对黑色氧化锆陶瓷进行抛光处理，所不同的是，在将该黑色氧化锆陶瓷进行抛光处理之前，没有将该黑色氧化锆陶瓷浸渍在本发明的氧化锆陶瓷抛光预处理组合物中，而是直接进行抛光；

采用菲林尺对该黑色高光氧化锆陶瓷DQ1表面的银白色点状缺陷的个数进行统计，结果在10mm×10mm面积内有大于0.02mm²银白色点状缺陷，且该大于0.02mm²银白色点状缺陷的个数为7个。

对比例2

氧化锆陶瓷预处理组合物DM2制备：以该化合物DM2的总重量为基准，加入硝酸8重量％、磷酸8重量％以及水84重量％，在室温下搅拌20分钟；

预处理工艺为：在室温度下，将黑色氧化锆陶瓷浸渍在上述氧化锆陶瓷预处理组合物DM2中浸泡3小时，

再将经预处理后的黑色氧化锆陶瓷按实施例1进行抛光，得到经预处理后的黑色高光氧化锆陶瓷DQ2；

采用菲林尺对该经预处理后的黑色高光氧化锆陶瓷DQ2表面的银白色点状缺陷的个数进行统计，结果在10mm×10mm面积内有大于0.02mm²银白色点状缺陷，且该大于0.02mm²银白色点状缺陷的个数为7个。

对比例3

氧化锆陶瓷预处理组合物DM3制备：以该化合物DM3的总重量为基准，加入氟化氢铵30重量％、硝酸8重量％、磷酸8重量％以及水54重量％，在室温下搅拌20分钟；

预处理工艺为：在室温度下，将黑色氧化锆陶瓷浸渍在上述氧化锆陶瓷预处理组合物DM3中浸泡3小时，

再将经预处理后的黑色氧化锆陶瓷按实施例1进行抛光，得到经预处理后的黑色高光氧化锆陶瓷DQ3；

采用菲林尺对该经预处理后的黑色高光氧化锆陶瓷DQ3表面的银白色点状缺陷的个数进行统计，结果在10mm×10mm面积内有大于0.02mm²银白色点状缺陷，且该大于0.02mm²银白色点状缺陷的个数为3个。

对比例4

氧化锆陶瓷预处理组合物DM4制备：以该化合物DM4的总重量为基准，加入氟化铵12重量％、硝酸8重量％、磷酸8重量％以及水72重量％，在室温下搅拌20分钟；

预处理工艺为：在室温度下，将黑色氧化锆陶瓷浸渍在上述氧化锆陶瓷预处理组合物DM4中浸泡3小时，

再将经预处理后的黑色氧化锆陶瓷按实施例1进行抛光，得到经预处理后的黑色高光氧化锆陶瓷DQ4；

采用菲林尺对该经预处理后的黑色高光氧化锆陶瓷DQ4表面的银白色点状缺陷的个数进行统计，结果在10mm×10mm面积内有大于0.02mm²银白色点状缺陷，且该大于0.02mm²银白色点状缺陷的个数为6个。

根据实施例1-5以及对比例1-4的结果可知：将黑色氧化锆陶瓷进行抛光处理之前，先采用本发明的氧化锆陶瓷抛光预处理组合物进行预处理，该氧化锆陶瓷抛光预处理组合物能够将黑色氧化锆陶瓷中的碳化锆(ZrC)去除，进而能够得到黑色高光氧化锆陶瓷，使得该氧化锆陶瓷不存在银白色点状缺陷，以及该方法具有简便易行的优点。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种氧化锆陶瓷抛光预处理组合物，其特征在于，该氧化锆陶瓷抛光预处理组合物由氟化铵、氟化氢铵、硝酸、磷酸和水组成；其中，以该组合物的总重量为基准，所述氟化铵的含量为5-20重量％，所述氟化氢铵的含量为5-40重量％，所述硝酸的含量为1-20重量％，所述磷酸的含量为1-20重量％，以及余量为水。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中，以该组合物的总重量为基准，所述氟化铵的含量为10-15重量％，所述氟化氢铵的含量为25-35重量％，所述硝酸的含量为5-10重量％，所述磷酸的含量为5-10重量％，以及水的含量为30-55重量％。

3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述氧化锆陶瓷抛光预处理组合物为水溶液的形式，该水溶液的pH值为0.1-3.5。

4.根据权利要求3所述的组合物，其中，该组合物为水溶液的形式，该水溶液的pH值为0.3-2。

5.一种氧化锆陶瓷抛光预处理的方法，该方法包括在将氧化锆陶瓷进行抛光处理之前先浸渍在权利要求1-4中任意一项所述的氧化锆陶瓷抛光预处理组合物中进行预处理。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述预处理的条件包括：温度为1-50℃，时间为0.1-10小时。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述预处理的条件包括：温度为10-30℃，时间为0.5-2小时。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，该方法还包括在超声波的存在下进行预处理。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述超声波处理的条件包括：超声频率为20-200kHz，超声时间为0.1-10小时。

10.根据权利要求5所述的方法，其中，所述氧化锆陶瓷为采用发黑方法得到的黑色氧化锆陶瓷。