CN108117843B - 氧化锆陶瓷抛光液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氧化锆陶瓷抛光液及其制备方法，该氧化锆陶瓷抛光液包括以下组分:莫氏硬度≥7的研磨剂、软质颗粒、表面活性剂与分散剂；部分所述研磨剂粘附于所述软质颗粒的外表面，所述研磨剂、软质颗粒悬浮于所述表面活性剂与分散剂的混合液中。研磨剂粘附于软质颗粒的外表面，增加了陶瓷制品与研磨剂的接触面积，提高了抛光效率，且增加了撞击力度，并为分散剂与表面活性剂的混合液带来较大的推力，粘附于软质颗粒表面的研磨剂与未粘附于软质颗粒表面的研磨剂共同作用，可抛去较为粗糙的部分，使抛光更加精细，同时，还可冲开粘附于陶瓷制品表面的细屑或其他杂质，避免细屑或其他杂质的阻碍，影响抛光效率。

Description

氧化锆陶瓷抛光液及其制备方法

技术领域

本发明涉及陶瓷工艺技术领域，特别是涉及氧化锆陶瓷抛光液及其制备方法。

背景技术

作为新型高技术陶瓷，氧化锆陶瓷具有高强度、高断裂韧性以及优异的隔热性能以及耐高温性能等属性，被广泛的应用于结构陶瓷和功能陶瓷领域。另外，氧化锆没有磁性、不导电、不生锈，其在生物医学器械领域和道具、工具领域中也应用很广。近来，部分稳定氧化锆(TZP)可以通过粉末冶金方法，制备避磁的手表表壳、耐腐的表件和其它仪器零件。除了上述的应用，TZP还广泛地应用于装饰、生活、医学、压电陶瓷、传感器陶瓷等领域。

但氧化锆陶瓷的硬度仅次于金刚石达到莫氏9级，同时氧化锆陶瓷致密性使其具有比钢化玻璃更强的强度，其抛光的质量往往难以达到设计要求。

发明内容

基于此，本发明提供一种氧化锆陶瓷抛光液及其制备方法，该氧化锆陶瓷抛光液具有成分简单，抛光效果良好，适用于陶瓷制品的精抛的特点；该氧化锆陶瓷抛光液的制备方法，遵循氧化锆陶瓷抛光液的成分特点，简单易操作。

一种氧化锆陶瓷抛光液，包括以下组分:莫氏硬度≥7的研磨剂、软质颗粒、表面活性剂与分散剂；部分所述研磨剂粘附于所述软质颗粒的外表面，所述研磨剂、软质颗粒悬浮于所述表面活性剂与分散剂的混合液中。

上述氧化锆陶瓷抛光液，研磨剂粘附于软质颗粒的外表面，增加了陶瓷制品与研磨剂的接触面积，则氧化锆陶瓷抛光液每一次对陶瓷制品的撞击可抛光较大的面积，提高了抛光效率，且研磨剂粘附于软质颗粒，增加了撞击力度，并为分散剂与表面活性剂的混合液带来较大的推力，进而推动未粘附于软质颗粒表面的研磨剂，粘附于软质颗粒表面的研磨剂与未粘附于软质颗粒表面的研磨剂共同作用，可抛去较为粗糙的部分，使抛光更加精细，同时，还可冲开粘附于陶瓷制品表面的细屑或其他杂质，避免细屑或其他杂质的阻碍，影响抛光效率。

在其中一个实施例中，氧化锆陶瓷抛光液中各组分的重量份含量分别为：

在其中一个实施例中，至少50％研磨剂粘附于所述软质颗粒的外表面。

在其中一个实施例中，研磨剂的颗粒度为10～100nm。

在其中一个实施例中，研磨剂为刚玉、碳化硅、氮化硼或金刚石。

在其中一个实施例中，软质颗粒的颗粒度为1～10mm。

在其中一个实施例中，软质颗粒为橡胶颗粒。

在其中一个实施例中，表面活性剂为非离子型表面活性剂。

氧化锆陶瓷抛光液的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：取软质颗粒，加热，使软质颗粒的表面软化，在搅拌状态下，加入研磨剂，使部分研磨剂粘附于软质颗粒的表面，冷却至室温，获得混合物；

步骤2：在适量水中加入表面活性剂与分散剂，获得混合液，往混合液中加入混合物，混合均匀，获得氧化锆陶瓷抛光液。

在其中一个实施例中，步骤1与步骤2之间还包括步骤1a，步骤1a为：振动分散步骤1所获得的混合物。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本发明提供一种氧化锆陶瓷抛光液，主要用于精抛陶瓷制品，尤其氧化锆陶瓷制品，抛光效果良好。所述氧化锆陶瓷抛光液包括以下组分:莫氏硬度≥7的研磨剂、软质颗粒、表面活性剂与分散剂。部分研磨剂粘附于软质颗粒的外表面，研磨剂、软质颗粒悬浮于表面活性剂与分散剂的混合液中。

一些实施例中，氧化锆陶瓷抛光液中各组分的重量份含量分别为：

至少50％研磨剂粘附于软质颗粒的外表面，以增加研磨剂的利用率，提高抛光效率。

可以理解，当抛光液用于精细抛光时，研磨剂宜选用较细的颗粒度，较优地，研磨剂宜的颗粒度为10～100nm。

可以理解，因氧化锆陶瓷的硬度较高，研磨剂宜选用与它硬度相近或高于它的硬度的材质，如莫氏硬度≥7的刚玉、碳化硅、氮化硼或金刚石。

一些实施例中，软质颗粒的颗粒度为1～10mm，则软质颗粒的外表面可提供较宽的场所供研磨剂粘附。软质颗粒的颗粒度大于10mm时，研磨剂粘附于其表面后，整体的颗粒过大，抛光液流动阻力较大，流动不畅，影响抛光效率及效果；软质颗粒的颗粒度小于1mm时，软质颗粒的外表面较小，研磨剂较难粘附于其表面，当然，若研磨剂能粘附于软质颗粒的外表面，软质颗粒的颗粒度可以小于1mm。

一些实施例中，软质颗粒为橡胶颗粒，橡胶可以由天然橡胶材料、合成橡胶材料和硅胶中的一种或几种材料混合制成，合成橡胶材料如丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶等。软质颗粒的主要作用是为研磨剂提供粘附场所，所以只要软质颗粒的表面能软化，并让研磨剂稳定粘附于其外表面即可。

表面活性剂选用非离子型表面活性剂，如聚乙二醇十二烷基醚、月桂醇聚氧乙烯醚等，为研磨剂与软质颗粒提供较好的悬浮环境。

分散剂选用醇胺和/或聚胺，醇胺如二乙醇胺、二甘醇胺、三乙醇胺等，聚胺如丙烯酸-丙烯酰胺共聚物。

上述氧化锆陶瓷抛光液，研磨剂粘附于软质颗粒的外表面，增加了陶瓷制品与研磨剂的接触面积，则氧化锆陶瓷抛光液每一次对陶瓷制品的撞击可抛光较大的面积，提高了抛光效率，且研磨剂粘附于软质颗粒，增加了撞击力度，并为分散剂与表面活性剂的混合液带来较大的推力，进而推动未粘附于软质颗粒表面的研磨剂，粘附于软质颗粒表面的研磨剂与未粘附于软质颗粒表面的研磨剂共同作用，可抛去较为粗糙的部分，使抛光更加精细，同时，还可冲开粘附于陶瓷制品表面的细屑或其他杂质，避免细屑或其他杂质的阻碍，影响抛光效率。

表面活性剂与分散剂的混合液为研磨剂与软质颗粒的活动场所，分散剂使研磨剂与软质颗粒均匀分散于混合液中，表面活性剂包裹于研磨剂的外表面，减少研磨剂对细屑及杂质的吸附性，使研磨剂获得有效利用。另外，表面活性剂与分散剂的混合液的流动性为研磨剂与软质颗粒提供了来回的推力，使研磨剂可以与陶瓷制品的表面来回的接触，增加抛光次数。

氧化锆陶瓷抛光液的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：取软质颗粒，加热，使软质颗粒的表面软化。因软质颗粒的粒径较小，若达到软质颗粒的材料的熔点，软质颗粒将很快熔化结团，所以较优地，加热的最高温度低于软质颗粒材料熔点5～15℃，最优地，加热的最高温度低于软质颗粒材料熔点8～15℃，缓慢软化。当加热至预设温度时，在搅拌状态下，加入研磨剂，使部分研磨剂粘附于软质颗粒的表面，冷却至室温，获得混合物。

可以理解，当制备的量比较多时，可以将软化软质颗粒与研磨剂分别分成若干组，如软质颗粒分成1a组、2a组、3a组，研磨剂分成1a组、2a组、3a组，每一组软质颗粒与研磨剂的质量比均为1：3～6，先取1a组软质颗粒，进行软化，然后1a组研磨剂混入软化的软质颗粒，使其粘附于1a组软质颗粒的表面，获得1a组混合物，再依次制备2a组、3a组的混合物，然后将1a组、2a组、3a组的混合物混均，以便获得更好的、更均匀的粘附效果。

步骤2：往60～75重量份的水中加入表面活性剂与分散剂，获得混合液，将混合物加入混合液中，使研磨剂与软质颗粒均匀悬浮于表面活性剂与分散剂的混合液中，获得氧化锆陶瓷抛光液。

一些实施例中，步骤1与步骤2之间还包括步骤1a，步骤1a为：振动分散步骤1所获得的混合物，避免结团，影响抛光效果。振动分散可采用常规上下振动的设备进行。

实施例1

本实施例的氧化锆陶瓷抛光液中各组分的重量份含量分别为：

研磨剂选用颗粒度为60～80nm的刚玉。

软质颗粒选用颗粒度为3～4mm天然橡胶颗粒，天然橡胶在130～140℃时完全软化。

表面活性剂选用聚乙二醇十二烷基醚。

分散剂选用二乙醇胺。

上述氧化锆陶瓷抛光液的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按重量份取7份软质颗粒，35份研磨剂，将软质颗粒与研磨剂分别分成7组，每一组软质颗粒与研磨剂的质量比均为1：5，先取第一组软质颗粒，慢慢加热，至最高温度约110℃，使软质颗粒缓慢软化，在搅拌状态下，加入第一组研磨剂，使第一组研磨剂粘附于第一组软质颗粒的表面，冷却至室温，获得第一组混合物。再依次制备余下6组的混合物，然后将7组的混合物混匀。约85％研磨剂粘附于软质颗粒的外表面。

步骤2为：振动分散步骤1所获得的混合物，避免结团。

步骤3：往60重量份的水中加入表面活性剂与分散剂，获得混合液，将振动分散后的混合物加入混合液中，使研磨剂与软质颗粒均匀悬浮于表面活性剂与分散剂的混合液中，获得氧化锆陶瓷抛光液。

实施例2

本实施例的氧化锆陶瓷抛光液中各组分的重量份含量分别为：

研磨剂宜采用颗粒度为10～40nm的刚玉。

软质颗粒采用颗粒度为1～5mm的丁基橡胶，丁基橡胶的熔点为45℃。

表面活性剂选用聚乙二醇十二烷基醚。

分散剂选用二甘醇胺。

氧化锆陶瓷抛光液的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按重量份取5份软质颗粒，40份研磨剂，将软质颗粒平均分成5组，取30份研磨剂平均分成5组，每一组软质颗粒与研磨剂的质量比均为1：6，先取第一组软质颗粒，慢慢加热，至最高温度约40℃，使软质颗粒缓慢软化，在搅拌状态下，加入第一组研磨剂，使第一组研磨剂粘附于第一组软质颗粒的表面，冷却至室温，获得第一组混合物。再依次制备余下4组的混合物，然后将5组的混合物及未分组的研磨剂混匀。约88％研磨剂粘附于软质颗粒的外表面。

步骤2为：振动分散步骤1所获得的混合物，避免结团。

步骤3：往65重量份的水中加入表面活性剂与分散剂，获得混合液，将振动分散后的混合物加入混合液中，使研磨剂与软质颗粒均匀悬浮于表面活性剂与分散剂的混合液中，获得氧化锆陶瓷抛光液。

实施例3

本实施例的氧化锆陶瓷抛光液中各组分的重量份含量分别为：

研磨剂宜采用颗粒度为50～100nm的金刚石。

软质颗粒采用颗粒度为5～7mm的丁基橡胶，丁基橡胶的熔点为45℃。

表面活性剂选用月桂醇聚氧乙烯醚。

分散剂选用二乙醇胺与丙烯酸-丙烯酰胺共聚物的混合物，二乙醇胺与丙烯酸-丙烯酰胺共聚物的质量比为1：2。

氧化锆陶瓷抛光液的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按重量份取8份软质颗粒，45份研磨剂，将软质颗粒与研磨剂分别分成8组，每一组软质颗粒与研磨剂的质量比均为1：5.6，先取第一组软质颗粒，慢慢加热，至最高温度约40℃，使软质颗粒缓慢软化，在搅拌状态下，加入第一组研磨剂，使第一组研磨剂粘附于第一组软质颗粒的表面，冷却至室温，获得第一组混合物。再依次制备余下7组的混合物，然后将8组的混合物混匀。约90％研磨剂粘附于软质颗粒的外表面。

步骤2为：振动分散步骤1所获得的混合物，避免结团。

步骤3：往70重量份的水中加入表面活性剂与分散剂，获得混合液，将振动分散后的混合物加入混合液中，使研磨剂与软质颗粒均匀悬浮于表面活性剂与分散剂的混合液中，获得氧化锆陶瓷抛光液。

实施例4

本实施例的氧化锆陶瓷抛光液中各组分的重量份含量分别为：

研磨剂宜采用颗粒度为40～60nm的碳化硅。

软质颗粒采用颗粒度为6～8mm的顺丁橡胶，顺丁橡胶的熔点为69～71℃。

表面活性剂选用聚乙二醇十二烷基醚。

分散剂选用二甘醇胺。

上述氧化锆陶瓷抛光液的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按重量份取12份软质颗粒，48份研磨剂，将软质颗粒与研磨剂分别分成6组，每一组软质颗粒与研磨剂的质量比均为1：4，先取第一组软质颗粒，慢慢加热，至最高温度约60℃，使软质颗粒缓慢软化，在搅拌状态下，加入第一组研磨剂，使第一组研磨剂粘附于第一组软质颗粒的表面，冷却至室温，获得第一组混合物。再依次制备余下5组的混合物，然后将6组的混合物混匀。约92％研磨剂粘附于软质颗粒的外表面。

步骤2为：振动分散步骤1所获得的混合物，避免结团。

步骤3：往72份重量份的水中加入表面活性剂与分散剂，获得混合液，将振动分散后的混合物加入混合液中，使研磨剂与软质颗粒均匀悬浮于表面活性剂与分散剂的混合液中，获得氧化锆陶瓷抛光液。

实施例5

本实施例的氧化锆陶瓷抛光液中各组分的重量份含量分别为：

研磨剂宜采用颗粒度为40～50nm的刚玉。

软质颗粒采用颗粒度为5～10mm的顺丁橡胶，顺丁橡胶的熔点为69～71℃。

表面活性剂选用聚乙二醇十二烷基醚和月桂醇聚氧乙烯醚的混合物，聚乙二醇十二烷基醚和月桂醇聚氧乙烯醚的质量比为2：1。

分散剂选用二乙醇胺。

上述氧化锆陶瓷抛光液的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按重量份取10份软质颗粒，50份研磨剂，将软质颗粒与研磨剂分别分成10组，每一组软质颗粒与研磨剂的质量比均为1：5，先取第一组软质颗粒，慢慢加热，至最高温度约60℃，使软质颗粒缓慢软化，在搅拌状态下，加入第一组研磨剂，使第一组研磨剂粘附于第一组软质颗粒的表面，冷却至室温，获得第一组混合物。再依次制备余下9组的混合物，然后将10组的混合物混匀。约90％研磨剂粘附于软质颗粒的外表面。

步骤2为：振动分散步骤1所获得的混合物，避免结团。

步骤3：往75份重量份的水中加入表面活性剂与分散剂，获得混合液，将振动分散后的混合物加入混合液中，使研磨剂与软质颗粒均匀悬浮于表面活性剂与分散剂的混合液中，获得氧化锆陶瓷抛光液。

对比例1

本对比例的氧化锆陶瓷抛光液中各组分的重量份含量分别为：

研磨剂 50份；

表面活性剂 2份；

分散剂 2.8份。

研磨剂宜采用直径为1mm、高为1mm的圆柱状刚玉。

表面活性剂选用聚乙二醇十二烷基醚和月桂醇聚氧乙烯醚的混合物，聚乙二醇十二烷基醚和月桂醇聚氧乙烯醚的质量比为2：1。

分散剂选用二乙醇胺。

本对比例的氧化锆陶瓷抛光液的制备方法为：按配方称取研磨剂、聚乙二醇十二烷基醚和月桂醇聚氧乙烯醚的混合物、二乙醇胺，混合均匀，获得氧化锆陶瓷抛光液。

取实施例1至5及对比例1的氧化锆陶瓷抛光液对同一批次生产的6件氧化锆陶瓷坯体分别进行抛光，坯体为直径1mm，厚度1.5mm的柱状，抛光的方法为：

将待抛光坯体置于滚抛机中，电机转速为35rpm，抛光时间为20h。

完成抛光后，分别检测采用实施例1至5及对比例1的氧化锆陶瓷抛光液抛光的坯体的粗糙度，结果如表1。

表1

	表面粗糙度Ra(μm)	外观
			实施例1	＜Ra0.05	表面光亮、平整
实施例2	＜Ra0.05	表面光亮、平整
			实施例3	＜Ra0.05	表面光亮、平整
实施例4	＜Ra0.05	表面光亮、平整
			实施例5	＜Ra0.05	表面光亮、平整
对比例1	Ra0.2	表面微哑光、平整

由上对比分析可知，采用实施例1至5的氧化锆陶瓷抛光液抛光的坯体相对于采用对比例1的氧化锆陶瓷抛光液抛光的坯体表面更精细、光亮，则采用本发明氧化锆陶瓷抛光液抛光的抛光效果具有明显提高。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种氧化锆陶瓷抛光液，其特征在于，由以下组分组成:莫氏硬度≥7的研磨剂、软质颗粒、表面活性剂与分散剂；部分所述研磨剂粘附于所述软质颗粒的外表面，所述研磨剂、软质颗粒悬浮于所述表面活性剂与分散剂的混合液中；

所述软质颗粒为橡胶颗粒，所述软质颗粒的颗粒度为1~10mm；

至少50%所述研磨剂粘附于所述软质颗粒的外表面；

所述研磨剂的颗粒度为10~100nm；

所述表面活性剂选自聚乙二醇十二烷基醚、月桂醇聚氧乙烯醚中的一种或多种；

所述分散剂选用醇胺和/或聚胺，所述醇胺选自二乙醇胺、二甘醇胺、三乙醇胺，所述聚胺选自丙烯酸-丙烯酰胺共聚物；

所述氧化锆陶瓷抛光液用于在滚抛机中精抛氧化锆陶瓷。

2.根据权利要求1所述的氧化锆陶瓷抛光液，其特征在于，所述氧化锆陶瓷抛光液中各组分的重量份含量分别为：

研磨剂 35~50份；

软质颗粒 5~12份；

表面活性剂 0.05~2份；

分散剂 0.5~3份。

3.根据权利要求1或2所述的氧化锆陶瓷抛光液，其特征在于，所述研磨剂为刚玉、碳化硅、氮化硼或金刚石。

4.权利要求1~3任一项所述的氧化锆陶瓷抛光液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：取软质颗粒5~12重量份，加热，使软质颗粒的表面软化，在搅拌状态下，加入研磨剂35~50重量份，使部分研磨剂粘附于软质颗粒的表面，冷却至室温，获得混合物；

步骤2：在60~75重量份水中加入表面活性剂0.05~2重量份与分散剂0.5~3重量份，获得混合液，往混合液中加入混合物，混合均匀，获得氧化锆陶瓷抛光液；

所述表面活性剂选自聚乙二醇十二烷基醚、月桂醇聚氧乙烯醚中的一种或多种；

所述分散剂选用醇胺和/或聚胺，所述醇胺选自二乙醇胺、二甘醇胺、三乙醇胺，所述聚胺选自丙烯酸-丙烯酰胺共聚物。

5.根据权利要求4所述的氧化锆陶瓷抛光液的制备方法，其特征在于，所述步骤1与步骤2之间还包括步骤1a，所述步骤1a为：振动分散步骤1所获得的混合物。