CN107500761A - 一种深蓝色氧化锆陶瓷的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于氧化物陶瓷技术领域，涉及一种深蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，以锆酸四丁酯为基料，以乙酸钇为稳定剂，以聚乙烯吡咯烷酮为分散剂和粘合包覆材料，以无水乙醇为溶剂，超声反应得到聚乙烯吡咯烷酮包裹的溶胶液；以硬脂酸为分散剂与介质，以一乙酸铝和乙酸钴为原材料，氨水为反应剂和pH调节剂，乙醇水溶液为溶剂，密封反应得到澄清粉色溶胶；然后将澄清粉色溶胶与渗透剂混合加入至聚乙烯吡咯烷酮包裹的溶胶液，经密封恒压蒸馏反应和减压蒸馏反应得到陶瓷粉末，最后陶瓷粉末进行恒温加压烧结和梯度高温烧结，得到深蓝色氧化锆陶瓷。本发明的制备方法简单易操作，得到的氧化锆陶瓷结构致密稳定，着色均匀，同时具备氧化锆的力学性能。

Description

一种深蓝色氧化锆陶瓷的制备方法
技术领域
本发明属于氧化物陶瓷技术领域，涉及一种深蓝色氧化锆陶瓷的制备方法。
背景技术
目前氧化钇部分稳定四方氧化锆陶瓷(3Y-TZP)是一种十分重要的结构陶瓷材料，它具有非常优异的力学性能，具有高达1000MPa的弯曲强度，断裂韧性高达10MPa·m1/2，有陶瓷钢的美誉，因此在工业机械和日常生活中有着越来越重要的应用。作为民用的氧化锆陶瓷产品往往需要很好的外观，比如颜色、光泽等，但自然烧结的氧化锆产品是象牙白，单一的这种颜色难以满足人们对氧化锆装饰品日益增长的需求，故开发不同颜色的氧化锆产品势在必行。但由于作为结构陶瓷的氧化锆材料烧结温度都高于1400℃，而作为改变氧化锆颜色的添加剂色料高温稳定性都非常差，一般仅仅能在1300℃以下能稳定着色，为了使氧化锆在1300℃以下的温度下烧结致密，有人采用热压烧结来制备彩色氧化锆，但这样制备的氧化锆对烧结炉要求很高，生产成本急剧上升，不适合相对低廉的民用装饰品市场。
申请号为201310270913.0，名称为一种深蓝色氧化锆陶瓷的制备方法的发明公开了一种氧化锆陶瓷的着色制备方法，包括如下步骤：步骤一、使用氧化锆粉末为基体原料，加入铁酸钴、氧化钴、铝酸钴中的一种或几种原料作为着色剂，加入聚乙烯醇水溶液作为粘结剂；步骤二、将步骤一中的陶瓷原料的混合物放入球磨瓶中球磨至混合均匀后，倒出球磨瓶中的悬浊液，烘干除去液体水分，获得陶瓷粉末；步骤三、通过干压或等静压成型工艺将步骤二中获得的陶瓷粉末压制成所需的陶瓷坯体；步骤四、将步骤三中获得的陶瓷坯体经过缓慢排胶后放入高温烧结炉中烧结成制品。该专利通过球磨混合的方式将着色剂加入氧化锆中，经过干压或者静压的方式支撑胚体，最后排胶烧结得到制品。
该专利虽然提供了球磨的方式进行混合，但是混合效果难以保证，并且在烧结过程中表层的着色剂因温度高达1450℃以上，造成部分分解，造成颜色不均匀。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种深蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，简单易操作，得到的氧化锆陶瓷结构致密稳定，着色均匀，同时具备氧化锆的力学性能，不仅解决了现有技术中着色剂稳定性差，高温烧结过程中易分解破坏，降低产品质量的问题，而且解决了纳米级氧化锆易团聚，难以混合均匀的问题。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：一种深蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其特点是：制备步骤如下：
步骤1，将聚乙烯吡咯烷酮加入无水乙醇中，机械搅拌至完全溶解，得到低稠醇液；
步骤2，将锆酸四丁酯和乙酸钇依次缓慢加入低稠醇液，并机械搅拌直至完全溶解；然后超声反应得到溶胶液；
步骤3，将溶胶液倒入减压蒸馏装置中，减压蒸馏反应2-4h，得到粘稠溶胶液；
步骤4，将硬脂酸加入至乙醇水溶液中，然后将一乙酸铝和乙酸钴混合后加入至乙醇水溶液中，机械搅拌至完全溶解，得到混合液；
步骤5，将混合液放入反应釜中密封反应2-4h，同时滴加氨水，直至完全溶解，冷却泄压后得到澄清粉色溶胶；
步骤6，将澄清粉色溶胶和渗透剂加入至粘稠溶胶液中，密封恒压蒸馏反应2-4h后，减压蒸馏1-3h，得到陶瓷粉末；
步骤7，将陶瓷粉末放入马弗炉中恒温加压烧结4-6h，然后梯度高温烧结，自然冷却后得到深蓝色氧化锆陶瓷。
作为优选，所述制备方法的配方质量比如下：
聚乙烯吡咯烷酮10-15份、无水乙醇20-40份、锆酸四丁酯10-12份、乙酸钇1-2份、硬脂酸0.5-1.3份、乙醇水溶液5-10份、一乙酸铝2-2.5份、乙酸钴1-1.2份、氨水2-4份、渗透剂0.1-0.3份。
作为改进，所述乙醇水溶液中的乙醇浓度为50-80％，所述氨水的浓度为8-15％，所述渗透剂采用壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基聚氧乙烯醚中的一种。
作为优选，所述步骤1中的机械搅拌速度为1000-1500r/min。
作为优选，所述步骤2中的锆酸四丁酯和乙酸钇的加入速度为5-10g/min，所述机械搅拌的速度为2000-3000r/min，所述超声反应采用水浴超声反应，超声反应的温度为30-50℃，超声反应的超声频率为1.5-3.3kHz，所述超声反应时间为3-5h。
作为优选，所述步骤3中的减压蒸馏反应的温度为60-75℃，所述减压蒸馏的压力为大气压的60-80％，所述粘稠溶胶液的体积是减压蒸馏前溶胶液体积的30-40％。
作为优选，所述步骤4中的一乙酸铝与乙酸钴采用恒温球磨法混合，恒温温度为30-50℃，所述机械搅拌速度为2000-3000r/min。
作为优选，所述步骤5中的密封反应的温度为70-80℃，压力为0.5-1.3MPa，所述氨水的滴加速度为0.8-1.6mL/min，所述冷却方式为自然冷却。
作为优选，所述步骤6中的密封恒压蒸馏反应的温度为95-115℃，压力为3-10MPa，所述减压蒸馏反应的温度为100-120℃，压力为大气压的50-60％。
作为优选，所述步骤7中的恒温加压烧结反应的温度为300-500℃，压力为10-15MPa，所述梯度高温烧结控制如下：
温度 时间
室温-500℃ 3h
500-1000℃ 4h
1000-1200℃ 2h
1200℃ 2h
1200-1500℃ 3h
1500℃ 2h
本发明以锆酸四丁酯为基料，以乙酸钇为稳定剂，以聚乙烯吡咯烷酮为分散剂和粘合包覆材料，以无水乙醇为溶剂，超声反应得到聚乙烯吡咯烷酮包裹的溶胶液；以硬脂酸为分散剂与介质，以一乙酸铝和乙酸钴为原材料，氨水为反应剂和pH调节剂，乙醇水溶液为溶剂，密封反应得到澄清粉色溶胶；然后将澄清粉色溶胶与渗透剂混合加入至聚乙烯吡咯烷酮包裹的溶胶液，经密封恒压蒸馏反应和减压蒸馏反应得到陶瓷粉末，最后陶瓷粉末进行恒温加压烧结和梯度高温烧结，得到深蓝色氧化锆陶瓷。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
1.本发明的制备方法简单易操作，得到的氧化锆陶瓷结构致密稳定，着色均匀，同时具备氧化锆的力学性能。
2.本发明不仅解决了现有技术中着色剂稳定性差，高温烧结过程中易分解破坏，降低产品质量的问题，而且解决了纳米级氧化锆易团聚，难以混合均匀的问题。
3.本发明的原料来源广泛，成本低廉，制造简单，产品稳定性好，适合大批量的工业化生产。
4.本发明采用溶胶凝胶法及梯度烧结法制备纳米氧化锆陶瓷，工序简单，周期短，产物粒度均匀，结晶度高，晶型完整。
5.本发明可通过调控的方式控制纳米氧化锆的粒径，从而制备出所需粒径的纳米四方相结构氧化锆，粒径分布均匀。
附图说明
图1是本发明实施例1中蓝颜色表征谱图
具体实施方式
以下详细说明本发明的四个具体实施例，但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1
一种深蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其配方质量比如下：
聚乙烯吡咯烷酮10份、无水乙醇20份、锆酸四丁酯10份、乙酸钇1份、硬脂酸0.5份、乙醇水溶液5份、一乙酸铝2份、乙酸钴1份、氨水2份、渗透剂0.1份；所述乙醇水溶液中的乙醇浓度为50％，所述氨水的浓度为8％，所述渗透剂采用壬基酚聚氧乙烯醚。
其制备步骤如下：
步骤1，将聚乙烯吡咯烷酮加入无水乙醇中，机械搅拌至完全溶解，得到低稠醇液，机械搅拌速度为1000r/min；
聚乙烯吡咯烷酮简称PVP，是一种非离子型高分子化合物，具有胶体保护作用、成膜性、粘结性、吸湿性、增溶及凝聚作用；在不同的分散体系中，可作为分散剂、乳化剂、增稠剂、流平剂、粒度调节剂、抗再沉淀剂、凝聚剂、助溶剂和洗涤剂。聚乙烯吡咯烷酮既溶于水，又溶于大部分有机溶剂。步骤1利用聚乙烯吡咯烷酮在无水乙醇中的良好溶解效果，得到低粘稠的乙醇液；在溶解过程中，聚乙烯吡咯烷酮由于其表面活性剂的性能，会形成团聚，溶解速度较为缓慢，通过机械搅拌的方式将团聚的聚乙烯吡咯烷酮打碎，增加聚乙烯吡咯烷酮与乙醇分子的接触面积，大大提高了聚乙烯吡咯烷酮的效率。
步骤2，将锆酸四丁酯和乙酸钇依次缓慢加入低稠醇液，并机械搅拌直至完全溶解；然后超声反应得到溶胶液，锆酸四丁酯和乙酸钇的加入速度为5g/min，所述机械搅拌的速度为2000r/min，所述超声反应采用水浴超声反应，超声反应的温度为30℃，超声反应的超声频率为1.5kHz，所述超声反应时间为3h；
锆酸四丁酯与乙酸钇在醇液中溶解，并且大量的聚乙烯吡咯烷酮作用在锆酸四丁酯与乙酸钇的表面；低频率的超声反应能够产生大量离合能，能够提供足够的能量将锆酸四丁酯的碳-氧键断裂，形成氧化锆粒子；产生的氧化锆粒子在醇液中被聚乙烯吡咯烷酮快速包覆，有效的防止了氧化锆粒子的团聚，得到聚乙烯吡咯烷酮包覆的纳米级氧化锆粒子胶体，胶体中夹杂有乙酸钇；该步骤采用水浴超声的方式能够有效的降低超声反应的温度，防止由于温度提高造成无水乙醇快速挥发。
步骤3，将溶胶液倒入减压蒸馏装置中，减压蒸馏反应2h，得到粘稠溶胶液，减压蒸馏反应的温度为60℃，所述减压蒸馏的压力为大气压的60％，所述粘稠溶胶液的体积是减压蒸馏前溶胶液体积的30％；
含有聚乙烯吡咯烷酮包覆的纳米氧化锆粒子的醇液在低于大气压的条件下将无水乙醇快速去除，达到浓缩的效果，由于温度位于乙醇沸点前后，能够保证乙醇的快速热挥发，且不会破坏聚乙烯吡咯烷酮对氧化锆粒子的包裹，能够保证氧化锆粒子的纳米级粒径，有效的解决了团聚问题。
步骤4，将硬脂酸加入至乙醇水溶液中，然后将一乙酸铝和乙酸钴混合后加入至乙醇水溶液中，机械搅拌至完全溶解，得到混合液，一乙酸铝与乙酸钴采用恒温球磨法混合，恒温温度为30℃，所述机械搅拌速度为2000r/min；
硬脂酸不溶于水，溶于乙醇，故将硬脂酸溶解在乙醇水溶液中，利用乙醇与水的互溶性，间接溶解在溶剂中；一乙酸铝在水中具有良好的溶解性，但是在乙醇中不溶解；乙酸钴在水中与乙醇中均可以溶解；故，采用乙醇水溶液既能够溶解硬脂酸，也可以同时溶解一乙酸铝和乙酸钴。
步骤5，将混合液放入反应釜中密封反应2-4h，同时滴加氨水，直至完全溶解，冷却泄压后得到澄清粉色溶胶，密封反应的温度为70℃，压力为0.5MPa，所述氨水的滴加速度为0.8mL/min，所述冷却方式为自然冷却；
步骤6，将澄清粉色溶胶和渗透剂加入至粘稠溶胶液中，密封恒压蒸馏反应2h后，减压蒸馏1h，得到陶瓷粉末，密封恒压蒸馏反应的温度为95℃，压力为3MPa，所述减压蒸馏反应的温度为100℃，压力为大气压的50％；
将渗透剂与澄清粉色溶胶一起加入粘稠溶胶液中，能够利用渗透剂的渗透效果将澄清粉色溶胶内的铝酸钴分散至粘稠溶胶液中；澄清粉色溶胶内的水与乙酸钇发生水解反应，形成醋酸，然后再与氨水反应，形成醋酸铵，恒压蒸馏反应与减压蒸馏反应过程中转化为气体排出，乙醇液和水均转化为乙醇蒸汽与水蒸气，得到粉末状的陶瓷材料。
步骤7，将陶瓷粉末放入马弗炉中恒温加压烧结4h，然后梯度高温烧结，自然冷却后得到深蓝色氧化锆陶瓷；恒温加压烧结反应的温度为30℃，压力为10MPa，所述梯度高温烧结控制如下：
温度 时间
室温 3h
500℃ 4h
1000℃ 2h
1200℃ 2h
1300℃ 3h
1500℃ 2h
在恒压加压条件下，将渗透剂及聚乙烯吡咯烷酮烧结去除，形成表面缝隙，并且在压力条件下，缝隙被压实，形成结构致密性的材料，此时作为着色剂的铝酸钴渗透均匀分布在氧化锆粒子内，并压制在氧化锆粒子之间；在高温烧结过程中，氧化钴形成四方晶型结构，产生部分晶型缺陷，此时乙酸钇转为形成的氧化钇能够填补缺陷，形成稳定的四方晶型氧化锆。
烧制的氧化锆陶瓷采用阿基米德原理检测密度，采用显微硬度仪测试材料的维氏硬度，采用shade Eye电脑比色仪检测氧化锆的颜色，采用CIE-1976-LAB色度系统。
分析结果显示，此法做的深蓝色氧化锆产品烧结密度达到6.02g/cm3,显微维氏硬度Hv0.5为1500MPa，色度检测结果显示，氧化锆呈现出深蓝色(L＝9±0.5,a＝22±3,b＝-75±3)，经过抛光后显示出良好的光泽，该蓝颜色表征谱如图1所示。因专利文件要求，以黑色表示蓝色。
实施例2
一种深蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其配方质量比如下：
聚乙烯吡咯烷酮15份、无水乙醇40份、锆酸四丁酯12份、乙酸钇2份、硬脂酸1.3份、乙醇水溶液10份、一乙酸铝2.5份、乙酸钴1.2份、氨水4份、渗透剂0.3份；所述乙醇水溶液中的乙醇浓度为80％，所述氨水的浓度为15％，所述渗透剂采用辛基酚聚氧乙烯醚。
其制备步骤如下：
步骤1，将聚乙烯吡咯烷酮加入无水乙醇中，机械搅拌至完全溶解，得到低稠醇液，机械搅拌速度为1500r/min；
步骤2，将锆酸四丁酯和乙酸钇依次缓慢加入低稠醇液，并机械搅拌直至完全溶解；然后超声反应得到溶胶液，锆酸四丁酯和乙酸钇的加入速度为10g/min，所述机械搅拌的速度为3000r/min，所述超声反应采用水浴超声反应，超声反应的温度为50℃，超声反应的超声频率为3.3kHz，所述超声反应时间为5h；
步骤3，将溶胶液倒入减压蒸馏装置中，减压蒸馏反应4h，得到粘稠溶胶液，减压蒸馏反应的温度为75℃，所述减压蒸馏的压力为大气压的80％，所述粘稠溶胶液的体积是减压蒸馏前溶胶液体积的40％；
步骤4，将硬脂酸加入至乙醇水溶液中，然后将一乙酸铝和乙酸钴混合后加入至乙醇水溶液中，机械搅拌至完全溶解，得到混合液，一乙酸铝与乙酸钴采用恒温球磨法混合，恒温温度为50℃，所述机械搅拌速度为3000r/min；
步骤5，将混合液放入反应釜中密封反应4h，同时滴加氨水，直至完全溶解，冷却泄压后得到澄清粉色溶胶，密封反应的温度为80℃，压力为1.3MPa，所述氨水的滴加速度为1.6mL/min，所述冷却方式为自然冷却；
步骤6，将澄清粉色溶胶和渗透剂加入至粘稠溶胶液中，密封恒压蒸馏反应4h后，减压蒸馏3h，得到陶瓷粉末，密封恒压蒸馏反应的温度为115℃，压力为10MPa，所述减压蒸馏反应的温度为120℃，压力为大气压的60％；
步骤7，将陶瓷粉末放入马弗炉中恒温加压烧结6h，然后梯度高温烧结，自然冷却后得到深蓝色氧化锆陶瓷；恒温加压烧结反应的温度为500℃，压力为15MPa，所述梯度高温烧结控制如下：
温度 时间
500℃ 3h
1000℃ 4h
1200℃ 4h
1500℃ 5h
烧制的氧化锆陶瓷采用阿基米德原理检测密度，采用显微硬度仪测试材料的维氏硬度，采用shade Eye电脑比色仪检测氧化锆的颜色，采用CIE-1976-LAB色度系统。
分析结果显示，此法做的深蓝色氧化锆产品烧结密度达到6.12g/cm3,显微维氏硬度Hv0.5为1530MPa，色度检测结果显示，氧化锆呈现出深蓝色(L＝9±0.5,a＝22±3,b＝-75±3)，经过抛光后显示出良好的光泽。
实施例3
一种深蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其配方质量比如下：
聚乙烯吡咯烷酮12份、无水乙醇30份、锆酸四丁酯11份、乙酸钇1份、硬脂酸0.9份、乙醇水溶液8份、一乙酸铝2.2份、乙酸钴1.1份、氨水3份、渗透剂0.2份；所述乙醇水溶液中的乙醇浓度为60％，所述氨水的浓度为12％，所述渗透剂采用十二烷基聚氧乙烯醚。
其制备步骤如下：
步骤1，将聚乙烯吡咯烷酮加入无水乙醇中，机械搅拌至完全溶解，得到低稠醇液，机械搅拌速度为1300r/min；
步骤2，将锆酸四丁酯和乙酸钇依次缓慢加入低稠醇液，并机械搅拌直至完全溶解；然后超声反应得到溶胶液，锆酸四丁酯和乙酸钇的加入速度为7g/min，所述机械搅拌的速度为2500r/min，所述超声反应采用水浴超声反应，超声反应的温度为40℃，超声反应的超声频率为2.3kHz，所述超声反应时间为4h；
步骤3，将溶胶液倒入减压蒸馏装置中，减压蒸馏反应3h，得到粘稠溶胶液，减压蒸馏反应的温度为65℃，所述减压蒸馏的压力为大气压的65％，所述粘稠溶胶液的体积是减压蒸馏前溶胶液体积的35％；
步骤4，将硬脂酸加入至乙醇水溶液中，然后将一乙酸铝和乙酸钴混合后加入至乙醇水溶液中，机械搅拌至完全溶解，得到混合液，一乙酸铝与乙酸钴采用恒温球磨法混合，恒温温度为40℃，所述机械搅拌速度为2500r/min；
步骤5，将混合液放入反应釜中密封反应3h，同时滴加氨水，直至完全溶解，冷却泄压后得到澄清粉色溶胶，密封反应的温度为75℃，压力为0.9MPa，所述氨水的滴加速度为1.2mL/min，所述冷却方式为自然冷却；
步骤6，将澄清粉色溶胶和渗透剂加入至粘稠溶胶液中，密封恒压蒸馏反应3h后，减压蒸馏2h，得到陶瓷粉末，密封恒压蒸馏反应的温度为105℃，压力为8MPa，所述减压蒸馏反应的温度为110℃，压力为大气压的55％；
步骤7，将陶瓷粉末放入马弗炉中恒温加压烧结4-6h，然后梯度高温烧结，自然冷却后得到深蓝色氧化锆陶瓷；恒温加压烧结反应的温度为300-500℃，压力为10-15MPa，所述梯度高温烧结控制如下：
温度 时间
200℃ 3h
800℃ 4h
1100℃ 2h
1200℃ 2h
1350℃ 3h
1500℃ 2h
烧制的氧化锆陶瓷采用阿基米德原理检测密度，采用显微硬度仪测试材料的维氏硬度，采用shade Eye电脑比色仪检测氧化锆的颜色，采用CIE-1976-LAB色度系统。
分析结果显示，此法做的深蓝色氧化锆产品烧结密度达到6.08g/cm3,显微维氏硬度Hv0.5为1550MPa，色度检测结果显示，氧化锆呈现出深蓝色(L＝9±0.5,a＝22±3,b＝-75±3)，经过抛光后显示出良好的光泽。
实施例4
一种深蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其配方质量比如下：
聚乙烯吡咯烷酮13份、无水乙醇35份、锆酸四丁酯11份、乙酸钇2份、硬脂酸0.9份、乙醇水溶液8份、一乙酸铝2.3份、乙酸钴1.1份、氨水3份、渗透剂0.3份；所述乙醇水溶液中的乙醇浓度为70％，所述氨水的浓度为13％，所述渗透剂采用壬基酚聚氧乙烯醚。
其制备步骤如下：
步骤1，将聚乙烯吡咯烷酮加入无水乙醇中，机械搅拌至完全溶解，得到低稠醇液，机械搅拌速度为1300r/min；
步骤2，将锆酸四丁酯和乙酸钇依次缓慢加入低稠醇液，并机械搅拌直至完全溶解；然后超声反应得到溶胶液，锆酸四丁酯和乙酸钇的加入速度为8g/min，所述机械搅拌的速度为2800r/min，所述超声反应采用水浴超声反应，超声反应的温度为45℃，超声反应的超声频率为2.8kHz，所述超声反应时间为5h；
步骤3，将溶胶液倒入减压蒸馏装置中，减压蒸馏反应4h，得到粘稠溶胶液，减压蒸馏反应的温度为68℃，所述减压蒸馏的压力为大气压的65％，所述粘稠溶胶液的体积是减压蒸馏前溶胶液体积的30％；
步骤4，将硬脂酸加入至乙醇水溶液中，然后将一乙酸铝和乙酸钴混合后加入至乙醇水溶液中，机械搅拌至完全溶解，得到混合液，一乙酸铝与乙酸钴采用恒温球磨法混合，恒温温度为35℃，所述机械搅拌速度为3000r/min；
步骤5，将混合液放入反应釜中密封反应3h，同时滴加氨水，直至完全溶解，冷却泄压后得到澄清粉色溶胶，密封反应的温度为75℃，压力为1.2MPa，所述氨水的滴加速度为1.2mL/min，所述冷却方式为自然冷却；
步骤6，将澄清粉色溶胶和渗透剂加入至粘稠溶胶液中，密封恒压蒸馏反应3h后，减压蒸馏2h，得到陶瓷粉末，密封恒压蒸馏反应的温度为100℃，压力为8MPa，所述减压蒸馏反应的温度为105℃，压力为大气压的55％；
步骤7，将陶瓷粉末放入马弗炉中恒温加压烧结6h，然后梯度高温烧结，自然冷却后得到深蓝色氧化锆陶瓷；恒温加压烧结反应的温度为450℃，压力为14MPa，所述梯度高温烧结控制如下：
温度 时间
500℃ 7h
1200℃ 7h
1500℃ 2h
烧制的氧化锆陶瓷采用阿基米德原理检测密度，采用显微硬度仪测试材料的维氏硬度，采用shade Eye电脑比色仪检测氧化锆的颜色，采用CIE-1976-LAB色度系统。
分析结果显示，此法做的深蓝色氧化锆产品烧结密度达到6.18g/cm3,显微维氏硬度Hv0.5为1540MPa，色度检测结果显示，氧化锆呈现出深蓝色(L＝9±0.5,a＝22±3,b＝-75±3)，经过抛光后显示出良好的光泽。
综上所述，本发明具有以下优点：
1.本发明的制备方法简单易操作，得到的氧化锆陶瓷结构致密稳定，着色均匀，同时具备氧化锆的力学性能。
2.本发明不仅解决了现有技术中着色剂稳定性差，高温烧结过程中易分解破坏，降低产品质量的问题，而且解决了纳米级氧化锆易团聚，难以混合均匀的问题。
3.本发明的原料来源广泛，成本低廉，制造简单，产品稳定性好，适合大批量的工业化生产。
4.本发明采用溶胶凝胶法及梯度烧结法制备纳米氧化锆陶瓷，工序简单，周期短，产物粒度均匀，结晶度高，晶型完整。
5.本发明可通过调控的方式控制纳米氧化锆的粒径，从而制备出所需粒径的纳米四方相结构氧化锆，粒径分布均匀。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种深蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于：其制备步骤如下：
步骤1，将聚乙烯吡咯烷酮加入无水乙醇中，机械搅拌至完全溶解，得到低稠醇液；
步骤2，将锆酸四丁酯和乙酸钇依次缓慢加入低稠醇液，并机械搅拌直至完全溶解，然后超声反应得到溶胶液；
步骤3，将溶胶液倒入减压蒸馏装置中，减压蒸馏反应2-4h，得到粘稠溶胶液；
步骤4，将硬脂酸加入至乙醇水溶液中，然后将一乙酸铝和乙酸钴混合后加入至乙醇水溶液中，机械搅拌至完全溶解，得到混合液；
步骤5，将混合液放入反应釜中密封反应2-4h，同时滴加氨水，直至完全溶解，冷却泄压后得到澄清粉色溶胶；
步骤6，将澄清粉色溶胶和渗透剂加入至粘稠溶胶液中，密封恒压蒸馏反应2-4h后，减压蒸馏1-3h，得到陶瓷粉末；
步骤7，将陶瓷粉末放入马弗炉中恒温加压烧结4-6h，然后梯度高温烧结，自然冷却后得到深蓝色氧化锆陶瓷。
2.根据权利要求1所述的一种深蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于：所述制备方法的配方质量比如下：
聚乙烯吡咯烷酮10-15份、无水乙醇20-40份、锆酸四丁酯10-12份、乙酸钇1-2份、硬脂酸0.5-1.3份、乙醇水溶液5-10份、一乙酸铝2-2.5份、乙酸钴1-1.2份、氨水2-4份、渗透剂0.1-0.3份。
3.根据权利要求2所述的一种深蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于：所述乙醇水溶液中的乙醇浓度为50-80％，所述氨水的浓度为8-15％，所述渗透剂采用壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基聚氧乙烯醚中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种深蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的机械搅拌速度为1000-1500r/min。
5.根据权利要求1所述的一种深蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤2中的锆酸四丁酯和乙酸钇的加入速度为5-10g/min，所述机械搅拌的速度为2000-3000r/min，所述超声反应采用水浴超声反应，超声反应的温度为30-50℃，超声反应的超声频率为1.5-3.3kHz，所述超声反应时间为3-5h。
6.根据权利要求1所述的一种深蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤3中的减压蒸馏反应的温度为60-75℃，所述减压蒸馏的压力为大气压的60-80％，所述粘稠溶胶液的体积是减压蒸馏前溶胶液体积的30-40％。
7.根据权利要求1所述的一种深蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤4中的一乙酸铝与乙酸钴采用恒温球磨法混合，恒温温度为30-50℃，所述机械搅拌速度为2000-3000r/min。
8.根据权利要求1所述的一种深蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤5中的密封反应的温度为70-80℃，压力为0.5-1.3MPa，所述氨水的滴加速度为0.8-1.6mL/min，所述冷却方式为自然冷却。
9.根据权利要求1所述的一种深蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤6中的密封恒压蒸馏反应的温度为95-115℃，压力为3-10MPa，所述减压蒸馏反应的温度为100-120℃，压力为大气压的50-60％。
10.根据权利要求1所述的一种深蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤7中的恒温加压烧结反应的温度为300-500℃，压力为10-15MPa，所述梯度高温烧结控制如下：
温度 时间 室温-500℃ 3h 500-1000℃ 4h 1000-1200℃ 2h 1200℃ 2h 1200-1500℃ 3h 1500℃ 2h
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