CN110117189B - 陶瓷外观件及其制备方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷外观件及其制备方法和系统，该方法包括：(1)将陶瓷粉体和粘结剂、溶剂和助剂混合，以便得到陶瓷浆料；(2)将所述陶瓷浆料印刷至模具载板上，经烘干和脱模后得到生坯；(3)将所述生坯进行排胶烧结处理，以便得到烧结件；(4)将所述烧结件进行后处理，以便得到陶瓷外观件。采用该方法有利于提高产品的品质和外观表现力，同时该工艺易于实现自动化，可显著降低陶瓷外观件的生产成本。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷领域，具体而言，本发明涉及陶瓷外观件及其制备方法和系统。
背景技术
氧化锆陶瓷具有强度高、硬度大、耐磨、抗腐蚀、自润滑、耐高温等特性，另外氧化锆陶瓷的热膨胀系数与金属接近，其相变体积效应大，因此被广泛应用于各个领域，如刀具、模具、阀门、高级耐火材料、氧传感器、固体燃料电池、无机颜料、高温陶瓷釉料等。氧化锆陶瓷除了上述特性外，还因其质地高贵、色泽温润如玉等而成为倍受青睐的外观壳体材料。
目前市面上氧化锆陶瓷外壳成型方式主要是干压、干袋式等静压、流延成型、注塑成型、凝胶成型。干压成型存在较大的坯体残留气体的风险；干袋式等静压在坯体残留气体的风险的同时存在外轮廓不规整问题；流延成型难以成型较大深度3D产品，如常见后盖中框一体类型；注塑成型在坯料壁厚小于1.5mm时存在坯料变型问题，且坯料内应力较大；凝胶成型则存在高品质无毒浆料制备难的问题。
此外，现有氧化锆陶瓷外壳多为黑、白、粉红等单色。随着市场上相应产品的丰富及用户的审美疲劳，单色陶瓷外壳将难以在和替代方案材料(如玻璃)的竞争中取得优势。现阶段，陶瓷外壳在外观多样性的表现上，除了单色外，少量产品使用了上釉处理。但上釉处理大大降低了氧化锆陶瓷背板的档次，大大制约了该方案的市场接受度。
因此，现有制备陶瓷外观件的技术有待进一步改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种陶瓷外观件及其制备方法和系统。该方法有利于提高产品的品质和外观表现力，同时该工艺易于实现自动化，可显著降低陶瓷外观件的生产成本。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备陶瓷外观件的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：
(1)将陶瓷粉体和粘结剂、溶剂和助剂混合，以便得到陶瓷浆料；
(2)将所述陶瓷浆料印刷至模具载板上并烘干，经多次印刷和多次烘干后，脱模得到生坯；
(3)将所述生坯进行排胶烧结处理，以便得到烧结件；
(4)将所述烧结件进行后处理，以便得到陶瓷外观件。
根据本发明实施例的制备陶瓷外观件的方法，通过采用简单的印刷、烘干相结合的工艺制备陶瓷外观件，一方面，因每次印刷的厚度小，可有效控制坯体中出现气孔等缺陷，进而实现对最终产品品质的控制；一方面，可通过选用不同颜色的陶瓷粉体制备得到纹理陶瓷，极大地丰富陶瓷外观件的多样性；一方面，可通过合理的纹理设计和原料选择提高陶瓷外观件的整体力学性能。由此，采用该方法有利于提高产品的品质和外观表现力，同时该工艺易于实现自动化，可显著降低陶瓷外观件的生产成本。
另外，根据本发明上述实施例的制备陶瓷外观件的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，上述制备，进一步包括：(5)在将所述生坯进行所述排胶烧结处理前，对所述生坯进行压制处理。由此，可进一步提升生坯的致密度，提升产品的品质。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述陶瓷粉体为选自氧化锆、氧化铝、莫来石、荧光粉中的至少之一。由此，有利于提高陶瓷外观件的品质。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述陶瓷粉体为选自粉红色氧化锆、黑色氧化锆、蓝色氧化锆、白色氧化锆和墨绿色氧化锆中的至少之一。由此，有利于提高陶瓷外观件的外观表现力。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述陶瓷粉体与粘结剂、溶剂、助剂的质量比为10-14：6-10：0.5-1.5：0.5-1.5。由此，可进一步提高陶瓷外观件的品质。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述陶瓷浆料的粘度为1200-36000pa·s。由此，有利于提高印刷效率和印刷效果。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述生坯的厚度为0.2mm-55mm。由此，有利于提高陶瓷外观件的力学性能。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述印刷为网版印刷和滚动印刷中的至少之一。由此，可进一步提升陶瓷外观件的品质。
在本发明的一些实施例中，在步骤(5)中，所述压制处理为等静压处理或热压处理或平板压处理。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种用于实施上述制备陶瓷外观件的方法的系统，根据本发明的实施例，该系统包括：
调浆装置，所述调浆装置具有陶瓷粉体入口、粘结剂入口、溶剂入口、助剂入口和陶瓷浆料出口；
印刷烘干单元，所述印刷烘干单元具有载板、印刷件、陶瓷浆料入口和生坯出口，所述陶瓷浆料入口与所述陶瓷浆料出口相连；
排胶烧结装置，所述排胶烧结装置具有生坯入口和烧结件出口，所述生坯入口与所述生坯出口相连；
后处理单元，所述后处理单元具有烧结件入口和陶瓷外观件出口，所述烧结件入口与所述烧结件出口相连。
根据本发明实施例的制备陶瓷外观件的系统，通过采用简单的印刷、烘干相结合的工艺制备陶瓷外观件，一方面，因每次印刷的厚度小，可有效控制坯体中出现气孔等缺陷，进而实现对最终产品品质的控制；一方面，可通过选用不同颜色的陶瓷粉体制备得到纹理陶瓷，极大地丰富陶瓷外观件的多样性；一方面，可通过合理的纹理设计和原料选择提高陶瓷外观件的整体力学性能。由此，采用该系统有利于提高产品的品质和外观表现力，同时该工艺易于实现自动化，可显著降低陶瓷外观件的生产成本。
另外，根据本发明上述实施例的制备陶瓷外观件的系统还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，上述制备陶瓷外观件的系统进一步包括：压制装置，所述压制装置具有生坯进口和成型生坯出口，所述生坯进口与所述生坯出口相连，所述成型生坯出口与所述生坯入口相连。由此，有利于提升陶瓷外观件的致密度。
在本发明的一些实施例中，所述印刷烘干单元包括：印刷装置，所述印刷装置具有所述载板、所述印刷件、所述陶瓷浆料进口和印刷件出口，所述陶瓷浆料进口与所述陶瓷浆料出口相连；烘干装置，所述烘干装置具有印刷件入口和所述生坯出口，所述印刷件入口与所述印刷件出口相连。由此，可进一步提高陶瓷外观件的品质和外观表现力。
在本发明的一些实施例中，所述印刷件为网板和滚印头中的至少之一。由此，可进一步提高陶瓷外观件的品质和外观表现力。
在本发明的一些实施例中，所述载板的材质为选自陶瓷、金属、玻璃、塑料中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，所述载板的形状为平板型或曲面型。由此，可得到形状更丰富的陶瓷外观件。
在本发明的一些实施例中，所述压制装置为选自冷等静压装置、温等静压装置、平板压装置中的至少之一。由此，可进一步提升陶瓷外观件的品质。
在本发明的又一个方面，本发明提出了一种陶瓷外观件，根据本发明的实施例，所述陶瓷外观件是采用上述制备陶瓷外观件的方法或上述制备陶瓷外观件的系统制备所得的。由此，该陶瓷外观件具有良好的外观表现力，具有优异的力学性能，同时具有较少如气孔等的缺陷。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的制备陶瓷外观件的方法流程示意图；
图2是根据本发明再一个实施例的制备陶瓷外观件的方法流程示意图；
图3是根据本发明一个实施例的制备陶瓷外观件的系统结构示意图；
图4是根据本发明再一个实施例的制备陶瓷外观件的系统结构示意图；
图5是根据本发明又一个实施例的制备陶瓷外观件的系统结构示意图；
图6是实施例1陶瓷外观件的结构爆炸图；
图7是实施例2陶瓷外观件的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备陶瓷外观件的方法，根据本发明的实施例，参考图1，该方法包括：
S100：将陶瓷粉体和粘结剂、溶剂和助剂混合
该步骤中，将陶瓷粉体和粘结剂、溶剂和助剂混合，以便得到陶瓷浆料。具体的，粘结剂可以为选自聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、羧甲基纤维素钠(CMC)中的至少之一，溶剂可以为选自水、酒精、甲苯、二甲苯中的至少之一，助剂可以为选自邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、丁酯、甘油、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)、BYK111、冰醋酸、酒精中的至少之一。发明人发现，通过将陶瓷粉体与粘结剂、溶剂和助剂混合，可使得陶瓷浆料中陶瓷粉体、粘结剂、溶剂、助剂分散均匀，进而可提高所得外观陶瓷件的品质。粘结剂溶于溶剂形成溶液，并在印刷烘干后粘结陶瓷粉体而形成坯体。助剂中的分散剂(如BYK111)分子可吸附在陶瓷粉体表面并使陶瓷粉体在溶剂(如水)中均匀分散；助剂中的增塑剂(如甘油)可以增加粘结剂的塑性，使成型坯料不易开裂；助剂中的抑菌剂(如酒精)可以杀死细菌避免微生物分解胶黏剂影响浆料稳定。
根据本发明的一个实施例，陶瓷粉体可以为选自氧化锆、氧化铝、莫来石、荧光粉中的至少之一，其中氧化锆可以为氧化铝增韧的氧化锆、氧化钇稳定的氧化锆。发明人发现，陶瓷粉体具有强度高、硬度大、耐磨、抗腐蚀、自润滑、耐高温等特性，另外陶瓷粉体的热膨胀系数与金属接近，其相变体积效应大，质地高贵、色泽温润如玉。进一步的，采用陶瓷粉体作为制备陶瓷外观件的原料，可显著提升陶瓷外观件的力学性能和外观表现力。
根据本发明的再一个实施例，陶瓷粉体可以为选自粉红色氧化锆、黑色氧化锆、蓝色氧化锆、白色氧化锆和墨绿色氧化锆中的至少之一。由此，可通过不同颜色的组合得到色彩和图案丰富的陶瓷外观件，提高顾客的购买欲望。
根据本发明的又一个实施例，陶瓷粉体与粘结剂、溶剂、助剂的质量比可以为10-14：6-10：0.5-1.5：0.5-1.5，例如可以为10/11/12/13/14：6/7/8/9/10：0.5/0.7/0.9/1.1/1.3/1.5：0.5/0.7/0.9/1.1/1.3/1.5。发明人发现，若陶瓷粉体比重过大，则浆料稳定性下降，很难长时间保证浆料不沉降；若陶瓷粉体比重过小，则浆料中的有效成分下降，陶瓷单层厚度下降，导致制备相同厚度的坯片时需要印刷的次数大大增加。粘结剂在坯料成型过程中起粘结陶瓷粉体使其最终成型的作用，若粘结剂比重过高，成型坯体密度下降，后期排胶烧结良率下降；而若粘结剂比重过小，则产品成型困难，坯料成型良率下降。溶剂比重增加会导致浆料粘度下降，同样导致单层印刷厚度下降；溶剂比重减少会导致陶瓷粉体难以完全分散开，且浆料内的陶瓷粉体易出现团聚而最终影响烧结件的力学性能。助剂价值较高，助剂比重过大会较大增加浆料成本；助剂比重过小会严重影响浆料品质并最终影响产品性能。
根据本发明的又一个实施例，陶瓷浆料的粘度可以为1200-36000pa·s，例如可以为1200pa·s、5000pa·s、10000pa·s、15000pa·s、20000pa·s、25000pa·s、30000pa·s、36000pa·s。发明人发现，若陶瓷浆料的粘度过高，则陶瓷浆料的流动性差，不利于印刷；若陶瓷浆料的粘度过低，则陶瓷浆料的流动性太好，不利于印刷时陶瓷浆料在载板上成型。
S200：将陶瓷浆料印刷至模具载板上并烘干
该步骤中，将陶瓷浆料印刷至模具载板上并烘干，经多次印刷和多次烘干后，得到生坯。具体的，在印刷的过程中，每次在模具载板上印刷一层厚度较小的陶瓷浆料，待烘干后再在上面叠加印刷，一方面，因每次印刷的厚度小，可有效控制坯体中出现气孔等缺陷，进而实现对最终产品品质的控制；一方面，可通过选用不同颜色的陶瓷粉体和纹理设计制备得到纹理陶瓷，极大地丰富陶瓷外观件的色彩多样性，使得陶瓷外观件不再局限于单色；一方面，可通过合理的设计和原料选择提高陶瓷外观件的整体力学性能，不仅可得到性能均匀、稳定的生坯，还可根据需要得到各处力学性能不同的陶瓷外观件，例如在需要较优力学性能的地方采用性能更好的陶瓷粉体，而在对力学性能要求没那么高的地方采用性能良好的陶瓷粉体，或者在性能要求更好的地方采用同种陶瓷浆料局部加强，如此即可满足产品的使用要求，又能显著降低陶瓷外观件的生产成本。需要说明的是，当采用多种不同的陶瓷粉体(包括颜色的不同)时，各陶瓷粉体的陶瓷浆料需各自分开配制，同时需考虑采用的多种陶瓷粉体应具有相近的烧结温度和基本一致的膨胀曲线。对于陶瓷外观件上的纹理，可以是图案、文字、符号等。为了方便脱模，可事先在载板上涂蜡。
根据本发明的一个实施例，印刷的具体形式并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为网版印刷和滚动印刷中的至少之一。在实际印刷过程中，可以单独采用网版印刷，也可单独采用滚动印刷，也可以采用网版与滚动相结合的印刷方式。发明人发现，在单层需要多个图块拼接的复杂图层时，采用网版印刷可以有效保证图形的精准度；在单色层印刷时，采用滚动印刷会更高效。
根据本发明的再一个实施例，生坯的厚度可以为0.2mm-55mm，例如可以为0.2mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm。发明人发现，生坯总厚度小于0.2mm时成品厚度将只有0.15-0.17mm，会导致最终成品颜色混色严重，很难表现出较好的图案效果；生坯总厚度大于55mm时，叠层次数过多(一般大于50次)，产品经济性较差。
S300：将生坯进行排胶烧结处理
该步骤中，将生坯进行排胶烧结处理，以便得到烧结件。具体的，排胶和烧结可以在一个装置内完成，也可以分为两道工序在两个装置内完成。需要说明的是，生坯的具体排胶和烧结处理温度和时间并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际选用的陶瓷粉体确定，以确保生坯的烧结效果，同时减少能源的浪费，例如当陶瓷粉体选用黑色氧化锆、蓝色氧化锆和墨绿色氧化锆时，烧结处理的温度可以为1360℃-1450℃，当陶瓷粉体选用白色氧化锆、粉色氧化锆和氧化铝增韧氧化锆时，烧结处理的温度可以为1460℃-1520℃。
S400：将烧结件进行后处理
该步骤中，将烧结件进行后处理，以便得到陶瓷外观件。具体的，后处理可以包括CNC、研磨、抛光、镀膜等。由此，可得到良好外观表现力、优异力学性能同时具有较少缺陷的陶瓷外观件。
根据本发明实施例的制备陶瓷外观件的方法，通过采用简单的印刷、烘干相结合的工艺制备陶瓷外观件，一方面，因每次印刷的厚度小，可有效控制坯体中出现气孔等缺陷，进而实现对最终产品品质的控制；一方面，可通过选用不同颜色的陶瓷粉体制备得到纹理陶瓷，极大地丰富陶瓷外观件的多样性；一方面，可通过合理的纹理设计和原料选择提高陶瓷外观件的整体力学性能。由此，采用该方法有利于提高产品的品质和外观表现力，同时该工艺易于实现自动化，可显著降低陶瓷外观件的生产成本。
根据本发明的实施例，参考图2，上述制备陶瓷外观件的方法进一步包括：
S500：对生坯进行压制处理
该步骤中，在将生坯进行排胶烧结处理前，对生坯进行压制处理。发明人发现，通过将生坯在排胶烧结处理前进行压制处理，有利于增加生坯的致密度，使得生坯内各物质接触更紧密，经排胶烧结后得到品质更好的陶瓷外观件。需要说明的是，具体的压制条件，如压力、保压时间并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如压力可以为140-180mpa，具体的，压力可以为140mpa、150mpa、160mpa、170mpa、180mpa，保压时间可以为5-10min，例如可以为5min、6min、7min、8min、9min、10min。
根据本发明的一个实施例，压制处理并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为等静压处理或热压处理或平板压处理。发明人发现，上述压制处理可有效提高生坯的致密度，且效率高，方便自动化。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种用于实施上述制备陶瓷外观件的方法的系统，根据本发明的实施例，参考图3，该系统包括：调浆装置100、印刷烘干单元200、排胶烧结装置300和后处理单元400。
根据本发明的实施例，调浆装置100具有陶瓷粉体入口101、粘结剂入口102、溶剂入口103、助剂入口104和陶瓷浆料出口105，且适于将陶瓷粉体、粘结剂、溶剂和助剂混合，以便得到陶瓷浆料。具体的，粘结剂可以为选自聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、羧甲基纤维素钠(CMC)中的至少之一，溶剂可以为选自水、酒精、甲苯、二甲苯中的至少之一，助剂可以为选自邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、丁酯、甘油、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)、BYK111、冰醋酸、酒精中的至少之一。发明人发现，通过将陶瓷粉体与粘结剂、溶剂和助剂混合，可使得陶瓷浆料中陶瓷粉体、粘结剂、溶剂、助剂分散均匀，进而可提高所得外观陶瓷件的品质。粘结剂溶于溶剂形成溶液，并在印刷烘干后粘结陶瓷粉体而形成坯体。助剂中的分散剂(如BYK111)分子可吸附在陶瓷粉体表面并使陶瓷粉体在溶剂(如水)中均匀分散；助剂中的增塑剂(如甘油)可以增加粘结剂的塑性，使成型坯料不易开裂；助剂中的抑菌剂(如酒精)可以杀死细菌避免微生物分解胶黏剂影响浆料稳定。需要说明的是，调浆装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。例如可以为球磨机、砂磨机、辊磨机中的任意一种。
根据本发明的一个实施例，陶瓷粉体可以为选自氧化锆、氧化铝、莫来石、荧光粉中的至少之一，其中氧化锆可以为氧化铝增韧的氧化锆、氧化钇稳定的氧化锆等。发明人发现，氧化锆陶瓷具有强度高、硬度大、耐磨、抗腐蚀、自润滑、耐高温等特性，另外氧化锆陶瓷的热膨胀系数与金属接近，其相变体积效应大，质地高贵、色泽温润如玉。采用氧化锆作为制备陶瓷外观件的原料，可显著提升陶瓷外观件的力学性能和外观表现力。
根据本发明的再一个实施例，陶瓷粉体可以为选自粉红色氧化锆、黑色氧化锆、蓝色氧化锆、白色氧化锆和墨绿色氧化锆中的至少之一。由此，可通过不同颜色的组合得到色彩和图案丰富的陶瓷外观件，提高顾客的购买欲望。
根据本发明的又一个实施例，陶瓷粉体与粘结剂、溶剂、助剂的质量比可以为10-14：6-10：0.5-1.5：0.5-1.5，例如可以为10/11/12/13/14：6/7/8/9/10：0.5/0.7/0.9/1.1/1.3/1.5：0.5/0.7/0.9/1.1/1.3/1.5。发明人发现，若陶瓷粉体比重过大，则浆料稳定性下降，很难长时间保证浆料不沉降；若陶瓷粉体比重过小，则浆料中的有效成分下降，陶瓷单层厚度下降，导致制备相同厚度的坯片时需要印刷的次数大大增加。粘结剂在坯料成型过程中起粘结陶瓷粉体使其最终成型的作用，若粘结剂比重过高，成型坯体密度下降，后期排胶烧结良率下降；而若粘结剂比重过小，则产品成型困难，坯料成型良率下降。溶剂比重增加会导致浆料粘度下降，同样导致单层印刷厚度下降；溶剂比重减少会导致陶瓷粉体难以完全分散开，且浆料内的陶瓷粉体易出现团聚而最终影响烧结件的力学性能。助剂价值较高，助剂比重过大会较大增加浆料成本；助剂比重过小会严重影响浆料品质并最终影响产品性能。
根据本发明的又一个实施例，陶瓷浆料的粘度可以为1200-36000pa·s，例如可以为1200pa·s、5000pa·s、10000pa·s、15000pa·s、20000pa·s、25000pa·s、30000pa·s、36000pa·s。发明人发现，若陶瓷浆料的粘度过高，则陶瓷浆料的流动性差，不利于印刷；若陶瓷浆料的粘度过低，则陶瓷浆料的流动性太好，不利于印刷时陶瓷浆料在载板上成型。
根据本发明的实施例，印刷烘干单元200具有载板(未示出)、印刷件(未示出)、陶瓷浆料入口201和生坯出口202，陶瓷浆料入口201与陶瓷浆料出口105相连，且适于将陶瓷浆料通过印刷件印刷至载板上并烘干，以便得到生坯。具体的，在印刷的过程中，每次在模具载板上印刷一层厚度较小的陶瓷浆料，待烘干后再在上面叠加印刷，一方面，因每次印刷的厚度小，可有效控制坯体中出现气孔等缺陷，进而实现对最终产品品质的控制；一方面，可通过选用不同颜色的陶瓷粉体和纹理设计制备得到纹理陶瓷，极大地丰富陶瓷外观件的色彩多样性，使得陶瓷外观件不再局限于单色；一方面，可通过合理的设计和原料选择提高陶瓷外观件的整体力学性能，不仅可得到性能均匀、稳定的生坯，还可根据需要得到各处力学性能不同的陶瓷外观件，例如在需要较优力学性能的地方采用性能更好的陶瓷粉体，而在对力学性能要求没那么高的地方采用性能良好的陶瓷粉体，或者在性能要求更好的地方采用同种陶瓷浆料局部加强，如此即可满足产品的使用要求，又能显著降低陶瓷外观件的生产成本。需要说明的是，当采用多种不同的陶瓷粉体(包括颜色的不同)时，各陶瓷粉体的陶瓷浆料需各自分开配制，同时需考虑采用的多种陶瓷粉体应具有相近的烧结温度和基本一致的膨胀曲线。对于陶瓷外观件上的纹理，可以是图案、文字、符号等。为了方便脱模，可事先在载板上涂蜡。需要说明的是，印刷烘干单元可以为一个装置，例如烘道，也可以为多个装置，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
根据本发明的一个实施例，印刷件可以为网板和滚印头中的至少之一。具体的印刷件应根据本领域技术人员在实际操作过程中选用的印刷方式选择。发明人发现，在单层需要多个图块拼接的复杂图层时，采用网版印刷可以有效保证图形的精准度；在单色层印刷时，采用滚动印刷会更高效。
根据本发明的再一个实施例，载板的材质可以为选自陶瓷、金属、玻璃、塑料中的至少之一。由此，可显著提升本工艺的适用性，方便推广应用。
根据本发明的又一个实施例，载板的形状可以为平板型或曲面型。由此，可满足不同产品对外观件结构的要求，提升工艺的适用性。
根据本发明的又一个实施例，生坯的厚度可以为0.2mm-55mm，例如可以为0.2mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm。发明人发现，生坯总厚度小于0.2mm时成品厚度将只有0.15-0.17mm，会导致最终成品颜色混色严重，很难表现出较好的图案效果；生坯总厚度大于55mm时，叠层次数过多(一般大于50次)，产品经济性较差。
根据本发明的又一个实施例，参考图4，印刷烘干单元200可以包括：印刷装置210和烘干装置220。
根据本发明的一个具体实施例，印刷装置210具有载板(未视出)、印刷件(未示出)、陶瓷浆料进口211和印刷件出口212，陶瓷浆料进口211与陶瓷浆料出口105相连，且适于采用印刷件将陶瓷浆料印刷至载板上，以便得到印刷件。发明人发现，载板可方便陶瓷浆料在其上面成型，通过选用不同的印刷件，例如不同丝印网版的组合，结合不同颜色的陶瓷浆料，可得到不同纹理的陶瓷外观件。而通过选用不同的印刷件，结合性能不同的陶瓷浆料，或者只通过改变印刷件，可得到局部性能增强的陶瓷外观件。由此，可满足外观件对外观表现力和力学性能的要求，相对于现有其他工艺，工序简单，成本较低，但所得产品性能较优。需要说明的是，印刷装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为网版印刷装置、滚动印刷装置。
根据本发明的再一个具体实施例，烘干装置220具有印刷件入口221和生坯出口222，印刷件入口221与印刷件出口212相连，且适于将印刷件烘干，以便得到生坯。发明人发现，通过将印刷件进行烘干，可方便在原有印刷有陶瓷浆料的载板上叠加印刷，经过多次印刷和多次烘干，且每次印刷完后都进行一次烘干，可避免所得生坯出现气孔等缺陷，显著提升陶瓷外观件的品质，同时，可根据产品要求，制得对应厚度的产品，生产的灵活度显著增加。需要说明的是，烘干装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为烘箱、烘道。
根据本发明的实施例，排胶烧结装置300具有生坯入口301和烧结件出口302，生坯入口301与生坯出口202或222相连，且适于将生坯进行排胶烧结处理，以便得到烧结件。具体的，排胶和烧结可以在一个装置内完成，例如排胶烧结一体隧道炉、排胶烧结一体箱式炉内，也可以分为两道工序在两个装置内完成，例如排胶使用排胶箱式炉、排胶隧道炉，烧结使用高温烧结箱式炉、烧结隧道炉。需要说明的是，生坯的具体排胶和烧结处理温度和时间并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际选用的陶瓷粉体确定，以确保生坯的烧结效果，同时减少能源的浪费，例如当陶瓷粉体选用黑色氧化锆、蓝色氧化锆和墨绿色氧化锆时，烧结处理的温度可以为1360℃-1450℃，当陶瓷粉体选用白色氧化锆、粉色氧化锆和氧化铝增韧氧化锆时，烧结处理的温度可以为1460℃-1520℃。
根据本发明的实施例，后处理单元400具有烧结件入口401和陶瓷外观件出口402，烧结件入口401与烧结件出口302相连，且适于将烧结件进行后处理，以便得到陶瓷外观件。具体的，后处理可以包括CNC、研磨、抛光、镀膜等。由此，可得到良好外观表现力、优异力学性能同时具有较少缺陷的陶瓷外观件。
根据本发明实施例的制备陶瓷外观件的系统，通过采用简单的印刷、烘干相结合的工艺制备陶瓷外观件，一方面，因每次印刷的厚度小，可有效控制坯体中出现气孔等缺陷，进而实现对最终产品品质的控制；一方面，可通过选用不同颜色的陶瓷粉体制备得到纹理陶瓷，极大地丰富陶瓷外观件的多样性；一方面，可通过合理的纹理设计和原料选择提高陶瓷外观件的整体力学性能。由此，采用该系统有利于提高产品的品质和外观表现力，同时该工艺易于实现自动化，可显著降低陶瓷外观件的生产成本。
根据本发明的实施例，参考图5，上述制备陶瓷外观件的系统进一步包括压制装置500。
根据本发明的实施例，压制装置500具有生坯进口501和成型生坯出口502，生坯进口501与生坯出口202相连，成型生坯出口502与生坯入口301相连，且适于将生坯进行压制，以便得到成型生坯。发明人发现，通过将生坯在排胶烧结处理前进行压制处理，有利于增加生坯的致密度，使得生坯内各物质接触更紧密，经排胶烧结后得到品质更好的陶瓷外观件。需要说明的是，具体的压制条件，如压力、保压时间并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如压力可以为140-180mpa，具体的，压力可以为140mpa、150mpa、160mpa、170mpa、180mpa，保压时间可以为5-10min，例如可以为5min、6min、7min、8min、9min、10min。
根据本发明的一个实施例，压制装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为选自冷等静压装置、温等静压装置、平板压装置中的至少之一。发明人发现，上述压制装置可有效提高生坯的致密度，且效率高。
需要说明的是，上述制备陶瓷外观件的方法所具有的特征和优势同样适用于上述制备陶瓷外观件的系统，对此不再赘述。
在本发明的又一个方面，本发明提出了一种陶瓷外观件，根据本发明的实施例，陶瓷外观件是采用上述制备陶瓷外观件的方法或上述制备陶瓷外观件的系统制备所得的。由此，该陶瓷外观件具有良好的外观表现力，具有优异的力学性能，同时具有较少如气孔等的缺陷。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
将黑色氧化锆和粘结剂PVB、溶剂无水乙醇、助剂(丁酯和BYK111)按照质量比12：8：1：1混合，其中，丁酯与BYK111的质量比为2：1，得到粘度为1600pa.s的黑色氧化锆浆料；将墨绿色氧化锆和粘结剂PVA、溶剂无水乙醇、助剂(丁酯和BYK111)按照质量比12：8：1：1混合，其中，丁酯与BYK111的质量比为2：1，得到粘度为1600pa.s的墨绿色氧化锆浆料；将粉色氧化锆和粘结剂PVA、溶剂无水乙醇、助剂(丁酯和BYK111)按照质量比12：8：1：1混合，其中，丁酯与BYK111的质量比为2：1，得到粘度为1600pa.s的粉色氧化锆浆料。将黑色氧化锆浆料通过网版A印刷于载板的涂蜡面上并烘干，烘干后再次使用网版A在载板上叠加印刷并再次烘干，直到载板上印刷层厚度达0.4mm。烘干后，采用网版B将墨绿色氧化锆浆料印刷至黑色生坯上并烘干，接着采用网版C将粉色氧化锆浆料印刷至黑色-墨绿色生坯上并烘干，重复采用网版B印刷墨绿色氧化锆浆料和采用网版C印刷粉色氧化锆浆料，直至载板上的三色生坯总厚度达0.9mm。烘干后，再次使用网版A叠加印刷黑色氧化锆浆料并烘干，重复多次，直至载板上的三色生坯总厚度达1.3mm。烘干后，得到黑-墨绿-粉色生坯。接着将其包装好放入等静压装置中等静压，等静压时水温不大于50摄氏度，压力为160MPa，保压时间420s，以便得到黑-墨绿-粉色成型生坯。将所得的黑-墨绿-粉色成型生坯送去排胶烧结，烧成温度为1420摄氏度，保温时间为90min，得到烧结件。该烧结件经修边、CNC外形加工、精磨及抛光后得到镜面效果的陶瓷外观件。所得陶瓷外观件的结构爆炸图如图6所示，其中，网版A的印刷层为A，网版B的印刷层为B，网版C的印刷层为C。所得陶瓷外观件的力学性能如表1所示。由图6和表1可知，采用本申请的上述工艺，可得到外观表现力强的陶瓷外观件，且与单色陶瓷外观件相比，采用上述方法所制得的多色复合陶瓷外观件具有较优的四点抗弯强度和断裂位移，同时韧性和硬度仍能得到保持，即多色复合陶瓷外观件具有较优的力学性能。
表1实施例1所得陶瓷外观件的力学性能
实施例2
将氧化锆粉和粘结剂PVA、溶剂去离子水、助剂甘油按照质量比12：8：1：1混合，得到粘度为5000pa·s氧化锆浆料。采用网版D将氧化锆浆料印刷至载板的涂蜡面上并烘干，重复印刷和烘干，直至载板上生坯的厚度达1.4mm。烘干后采用网版E将氧化锆浆料印刷至生坯上并烘干，重复多次，直至生坯总厚度达6mm，烘干后脱模，并将所得的生坯包封好送至等静压处理，等静压时水温不大于50摄氏度，压力为160MPa，保压时间为420s，得到成型生坯。该成型生坯送至排胶烧结，烧成温度为1420摄氏度，保温时间为90min，得到烧结件。烧结件再经修边、CNC外形加工、精磨及抛光后得到镜面效果且具有台阶结构的复杂陶瓷外观件，如图7所示，其中，网版D的印刷层为D，网版E印刷层为E。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (6)
1.一种制备陶瓷外观件的方法，其特征在于，包括：
（1）将陶瓷粉体和粘结剂、溶剂和助剂混合，以便得到陶瓷浆料；
（2）将所述陶瓷浆料印刷至模具载板上并烘干，经多次印刷和多次烘干后，脱模得到生坯；
（3）将所述生坯进行排胶烧结处理，以便得到烧结件；
（4）将所述烧结件进行后处理，以便得到陶瓷外观件；
所述陶瓷粉体为选自粉红色氧化锆、黑色氧化锆、蓝色氧化锆、白色氧化锆和墨绿色氧化锆中的至少之一，通过选用不同颜色的陶瓷粉体制备得到纹理陶瓷；
所述陶瓷粉体与粘结剂、溶剂、助剂的质量比为10-14：6-10：0.5-1.5：0.5-1.5；
所述生坯的厚度大于0.2mm且小于等于55mm。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
（5）在将所述生坯进行所述排胶烧结处理前，对所述生坯进行压制处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述陶瓷浆料的粘度为1200-36000pa·s。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述印刷为网版印刷和滚动印刷中的至少之一。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤（5）中，所述压制处理为等静压处理或热压处理或平板压处理。
6.一种陶瓷外观件，其特征在于，所述陶瓷外观件是采用权利要求1-5中任一项所述的方法制备所得的。
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