CN112010657B - 彩色陶瓷材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种彩色陶瓷材料及其制备方法和应用，所述彩色陶瓷材料的制备方法通过将第一陶瓷混合材料干压形成预压坯体，然后先后调整分压模具中的第一活动模块和第二活动模块双向干压所述预压坯体和第二陶瓷混合材料形成素坯，经过等静压处理后烧结获得彩色陶瓷材料。本发明方法制得的彩色陶瓷材料相邻颜色不会相互渗透，不同颜色之间界限清晰，同时一体烧结成型，相邻颜色之间的分界线不会过宽，不易分离断裂。

Description

彩色陶瓷材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于彩色陶瓷材料的制备方法技术领域，具体涉及彩色陶瓷材料及其制备方法和应用。
背景技术
陶瓷材料用作电子设备的壳体材料具有诸多优势，一、相比金属和塑料，陶瓷材质手感更好，耐磨性和耐腐蚀性也好很多；二、陶瓷材质的热传导性比其他材质更慢，比较耐热，不会像塑料那样在高温状态下挥发有害物质；三、陶瓷表面光滑，不会留下太多指纹而且更容易清洁。在许多应用中，往往需要将陶瓷材料的有利性质与特定颜色和/或图案的美观性相结合形成的壳体产品，以满足消费者对壳体美观性的需求。颜色和/或图案可以增加壳体产品的价值。
撞色是特别能展现色彩张力和视觉魅力的元素，表达着自信和个性，很受消费者的青睐。目前，在对陶瓷壳体设计撞色的图案时，采取的方法一般是在白色陶瓷上喷涂彩色油墨或油漆，但由于白色陶瓷的透过率很低，用户很难在陶瓷表面看到颜色边界比较清晰的撞色的外观效果。
鉴于此，提供一种彩色陶瓷材料及其制备方法和应用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种彩色陶瓷材料及其制备方法和应用。
本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：
为了实现上述目的，本发明提供了一种彩色陶瓷材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
配置颜色不同的第一陶瓷混合粉体和第二陶瓷混合粉体；
将所述第一陶瓷混合粉体采用干压成型的方法制得预压坯体；
将所述预压坯体和所述第二陶瓷混合粉体置于分模模具中，所述预压坯体置于所述分模模具的第一腔室的固定模块上，所述第二陶瓷混合粉体置于与所述第一腔室相邻的第二腔室的第二活动模块上，
其中，所述分模模具包括第一活动模块、所述固定模块和所述第二活动模块，所述固定模块和所述第二活动模块邻接，所述第二活动模块和所述固定模块与所述第一活动模块相对设置，所述第一活动模块和所述固定模块之间形成所述第一腔室，所述第一活动模块和所述第二活动模块之间形成所述第二腔室，且所述第二活动模块沿所述固定模块的侧壁在朝向或远离所述第一活动模块方向往复运动，所述第一活动模块在朝向或远离所述第二活动模块和所述固定的模块方向往复运动；
在所述分模模具中，先后调节所述第一活动模块和所述第二活动模块运动双向干压所述第二陶瓷混合粉体和所述预压坯体，使所述第二陶瓷粉体与所述预压坯体一体干压成型获得素坯，
将所述素坯等静压处理后烧结。
优选的，所述先后调节所述第一活动模块和所述第二活动模块运动双向干压所述第二陶瓷混合粉体和所述预压坯体包括：
调节所述第一活动模块朝向所述固定模块运动至至少与所述预压坯体抵接，调整所述第二活动模块朝向所述第一活动模具运动直至所述第二活动模块运动至所述固定模块抵接所述预压坯体的一侧表面齐平。
优选的，所述第一陶瓷混合粉体在小于6Mpa的压力下保压10-30s后，干压制得所述预压坯体。
优选的，所述第二陶瓷混合粉体和所述预压坯体在小于或等于18Mpa的压力下保压10-30s后，双向干压制得所述素坯。
优选的，所述配置颜色不同的第一陶瓷混合粉体和第二陶瓷混合粉体包括：
将色料和陶瓷粉体混合制得所述第一陶瓷混合粉体或所述第二陶瓷混合粉体，所述色料在所述第一陶瓷混合粉体或所述第二陶瓷混合粉体中的质量占比为小于5％。
优选的，所述烧结过程中，将所述素坯置于烧结炉中在空气气氛升温烧结至最高烧结温度后降温冷却，所述最高烧结温度为1350-1500℃；
具体包括：在烧结温度从室温升至600℃的过程中，控制升温速度在0.5-1℃/min，并在600℃下保温30-60min；在烧结温度从600℃升至1000℃的过程中，控制升温速度在1.0-1.5℃/min，并在1000℃下保温30-60min；在烧结温度从1000℃升至所述最高烧结温度的过程中，控制升温速度在1.8-2.5℃/min，在所述最高烧结温度下保温30-60min。
优选的，所述烧结过程中，对所述素坯进行脱脂处理，再将脱脂后的素坯置于烧结炉中升温烧结至最高烧结温度后降温冷却，所述最高烧结温度为1350-1500℃；
具体包括：在烧结温度从室温升至1000℃的过程中，控制升温速度在4-5.0℃/min，并在1000℃下保温30-60min；在烧结温度从1000℃升至所述最高烧结温度的过程中，控制升温速度在1.8-2.5℃/min，并在所述最高烧结温度下保温30-60min。
本发明还提供了一种彩色陶瓷材料，所述彩色陶瓷材料由以上所述彩色陶瓷材料的制备方法制得。
本发明还提供了一种壳体，所述壳体由以上所述彩色陶瓷材料制得。
本发明还提供了一种电子设备，所述电子设备包以上所述壳体。
本发明的有益效果为提供了一种彩色陶瓷材料及其制备方法和应用，所述彩色陶瓷材料的制备方法通过将第一陶瓷混合材料干压形成预压坯体，然后先后调整分压模具中的第一活动模块和第二活动模块双向干压所述预压坯体和第二陶瓷混合材料形成素坯，经过等静压处理后烧结获得彩色陶瓷材料。本发明方法制得的彩色陶瓷材料相邻颜色不会相互渗透，不同颜色之间界限清晰，同时一体烧结成型，相邻颜色之间的分界线不会过宽，不易分离断裂。
附图说明
图1是本发明实施例彩色陶瓷的制备方法的流程图。
图2是图1制备方法中预压坯体和第二陶瓷混合粉体置于分模模具中的示意图。
图3是图2中预压坯体和第二陶瓷混合粉体在分模模具中双向干压形成素坯的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供了一种彩色陶瓷材料的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：配置颜色不同的第一陶瓷混合粉体和第二陶瓷混合粉体。
其中，第一陶瓷混合粉体和第二陶瓷混合粉体除了不同颜色的色料其他成分相同。具体的，将色料、陶瓷粉体及粘结剂混合均匀制得第一陶瓷混合粉体或第二陶瓷混合粉体。其中，色料为氧化物着色剂，其不仅可以作为一种着色剂还可以作为一种烧结助剂。色料在第一陶瓷混合粉体或第二陶瓷混合粉体中的质量占比为小于或等于5％，色料质量占比在以上范围内能够避免损害陶瓷材料的力学性能。进一步的，第一陶瓷混合粉体中的陶瓷粉体和第二陶瓷混合粉体中的陶瓷粉体优选同一厂家同一批次的陶瓷粉体，以此保证两种陶瓷粉体性能接近，性能主要包括松装密度、收缩率、烧结温度和烧结气氛等，防止两种陶瓷混合粉体在后续的烧结过程中或烧结之后形成裂纹、孔洞等缺陷。进一步的，由于色料需要到达其发色温度才会显示稳定的颜色，两种陶瓷混合粉体中的不同颜色色料优选发色烧结气氛一致(例如同为氧化气氛或还原气氛)，才能保证在同一烧结条件下两种色料均呈现出色彩，进而实现彩色效果。
步骤S2：将步骤S1中的第一陶瓷混合粉体采用干压成型的方法制得预压坯体。
由于本方法中第一陶瓷混合粉体会经过两次干压成型，因此第一陶瓷粉体在第一次干压成时应在局部低压预压成型条件下形成预压坯体，具体为，第一陶瓷混合粉体在小于6Mpa的压力下保压10-30s后，干压制得预压坯体。
步骤S3：将步骤S2中的预压坯体和步骤S1中的第二陶瓷混合粉体置于分模模具中，预压坯体置于分模模具的第一腔室的固定模块上，第二陶瓷混合粉体置于与第一腔室相邻的第二腔室的第二活动模块上。
具体的，请参阅图2，分模模具包括第一活动模31、固定模块32和第二活动模块33，固定模块32和第二活动模块33邻接，第二活动模块33和固定模块32一起与第一活动模块31相对设置，第一活动模块31和固定模块32之间形成第一腔室A，第一活动模块31和第二活动模块33之间形成第二腔室B，第一腔室A和第二腔室B相邻设置，且第二活动模块31沿固定模块32的侧壁在朝向或远离第一活动模块31方向往复运动，第一活动模块31在朝向或远离第二活动模块33和固定模块32的方向往复运动使得第一腔室A和第二腔室B的体积可变。
步骤S4：在分模模具中，先后调节第一活动模块和第二活动模块运动双向干压第二陶瓷混合粉体和预压坯体，使第二陶瓷粉体与预压坯体一体干压成型获得素坯。
通过调节第一活动模块31和第二活动模块33，可以将第二陶瓷混合粉体调整至与预压坯体一体化，使得二次干压后的素坯的上下表面更加平整。具体的，请参阅图3，调节第一活动模块31朝向固定模块32运动至至少与预压坯体1抵接，以此将第二陶瓷混合粉体2和预压坯体1的上表面调整至同一水平面，当然第一活动模块31至抵接预压坯体1的上表面后还能继续往下压，但不能过多下压；调整第二活动模块33朝向第一活动模具31运动直至第二活动模块33运动至固定模块32抵接预压坯体1的一侧表面齐平，以使第二陶瓷混合粉体2与预压坯体1的下表面在同一水平面上。先后在第二陶瓷混合粉体的两个相对表面施加压力以双向干压第二陶瓷混合粉体，由于先后分别加压，压力传递比较彻底，有利于气体排出，形成的坯体密度更均匀。
其中，第二陶瓷混合粉体和预压坯体在小于或等于18Mpa的压力下保压10-30s后，双向干压制得素坯，且设备的额定压力为25Mpa。
步骤S5：将素坯等静压处理后烧结。
由于单向干压(即只从陶瓷混合粉体的某一表面施加压力)会使得形成的素坯一侧的密度低于另一侧，双向干压(即从陶瓷混合粉体的两个相对的表面先后施加压力)会使形成的素坯两端密度大而中间密度小，因此，经等静压处理后可以进一步提高素坯密度一致性。
经过等静压处理后的素坯可以有两种烧结方式形成最后的彩色陶瓷材料。方式一，在烧结过程中，将素坯置于烧结炉中在空气气氛升温烧结至最高烧结温度后降温冷却，最高烧结温度为1350-1500℃。具体包括：在烧结温度从室温升至600℃的过程中，控制升温速度在0.5-1℃/min，并在600℃下保温30-60min；在烧结温度从600℃升至1000℃的过程中，控制升温速度在1.0-1.5℃/min，并在1000℃下保温30-60min；在烧结温度从1000℃升至最高烧结温度的过程中，控制升温速度在1.8-2.5℃/min，在最高烧结温度下保温30-60min。方式二，在烧结过程中，对素坯进行脱脂处理，再将脱脂后的素坯置于烧结炉中升温烧结至最高烧结温度后降温冷却，最高烧结温度为1350-1500℃。具体包括：在烧结温度从室温升至1000℃的过程中，控制升温速度在4-5.0℃/min，并在1000℃下保温30-60min；在烧结温度从1000℃升至最高烧结温度的过程中，控制升温速度在1.8-2.5℃/min，并在最高烧结温度下保温30-60min。
不论采取以上两种烧结方式中的任一种，各个温度节点及保温时间的设置可以兼顾陶瓷粉体和色料的烧结，保证色料呈色效果优异的同时避免色料在不同色料坯体间扩散，得到不同颜色界限清晰的彩色陶瓷材料；另外也可以有效降低烧结过程中因局部收缩差异而引起的彩色陶瓷材料的翘曲(或扭曲)变形，甚至开裂等情况；还可以有效控制彩色陶瓷材料的相变，对于氧化锆彩色陶瓷材料来说，可以防止四方相氧化锆向单斜氧化锆的转变，有利于提升彩色陶瓷材料的综合性能。
本发明的彩色陶瓷材料的制备方法，将第一陶瓷混合材料干压形成预压坯体，通过调整分压模具中的第一活动模块和第二活动模块双向干压所述预压坯体和第二陶瓷混合材料形成素坯，经过等静压处理后烧结获得彩色陶瓷材料，通过第本发明方法制得的彩色陶瓷材料相邻颜色不会相互渗透，不同颜色之间界限清晰，同时一体烧结成型，相邻颜色之间的分界线线宽＜1.0mm，分界线不会过宽，不易分离断裂。
本发明还提供了一种彩色陶瓷材料，该彩色陶瓷材料由以上彩色陶瓷材料的制备方法制得。通过以上方法制得的彩色陶瓷，不同颜色之间的颜色界限分明，且彩色效果强烈，同时成型过程中一体烧结成型，不同颜色之间分界线不会过宽进而使相邻颜色之间紧密相连，不易分离开裂。
本发明提供了一种壳体。根据本发明的实施例，壳体包括权前面的彩色陶瓷，或包括由前面的制备彩色陶瓷方法制备得到的彩色陶瓷，或是由前面的制备壳体的方法制备得到的。由此，壳体中不同颜色之间的彩色效果强烈，给以用户强烈的视觉冲击，进而可以大大提升壳体的个性化，同时不同颜色之间分界线不会过宽不易分离断裂，能够延长壳体的使用寿命。当然，本领域技术人员可以理解，壳体具有前面的所有特征和优点，在此不再一一赘述。根据本发明的实施例，壳体可以全部由彩色陶瓷形成，也可以部分区域由彩色陶瓷形成，本领域技术人员可以用户需求进行灵活设计，在此不做限制要求。
本发明提供了一种电子设备。根据本发明的实施例，电子设备包括前面的壳体。由此，电子设备具有较为个性化的外观，可以满足用户对陶瓷外观色彩鲜明的要求。当然，本领域技术人员可以理解，电子设备具备前面彩色陶瓷和壳体的所有特征和优点，再次便不再一一赘述了。根据本发明的实施例，电子设备的具体种类没有限制要求，本领域技术人员可以根据实际需求灵活选择。在本发明的一些实施例中，电子设备的具体种类包括但不限于手机、笔记本、游戏机等电子设备。当然，本领域技术人员可以理解，除了前面的壳体，电子设备还包括常规电子设备所必备的结构或部件，以手机为例，除了前面的壳体，手机还包括显示面板、玻璃盖板、CPU处理器、照相模组、语音模组、触控模组等必备的结构或部件。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种彩色陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
配置颜色不同的第一陶瓷混合粉体和第二陶瓷混合粉体；具体为将不同色料和陶瓷粉体混合制得所述第一陶瓷混合粉体或所述第二陶瓷混合粉体；所述第一陶瓷混合粉体和第二陶瓷混合粉体中的陶瓷粉体成分相同，且两种色料的发色烧结气氛一致；所述色料在所述第一陶瓷混合粉体或所述第二陶瓷混合粉体中的质量占比为小于5%；
将所述第一陶瓷混合粉体采用干压成型的方法制得预压坯体；
将所述预压坯体和所述第二陶瓷混合粉体置于分模模具中，所述预压坯体置于所述分模模具的第一腔室的固定模块上，所述第二陶瓷混合粉体置于与所述第一腔室相邻的第二腔室的第二活动模块上，
其中，所述分模模具包括第一活动模块、所述固定模块和所述第二活动模块，所述固定模块和所述第二活动模块邻接，所述第二活动模块和所述固定模块与所述第一活动模块相对设置，所述第一活动模块和所述固定模块之间形成所述第一腔室，所述第一活动模块和所述第二活动模块之间形成所述第二腔室，且所述第二活动模块沿所述固定模块的侧壁在朝向或远离所述第一活动模块方向往复运动，所述第一活动模块在朝向或远离所述第二活动模块和所述固定的模块方向往复运动；
在所述分模模具中，先后调节所述第一活动模块和所述第二活动模块运动双向干压所述第二陶瓷混合粉体和所述预压坯体，使所述第二陶瓷混合粉体与所述预压坯体一体干压成型获得素坯，所述先后调节所述第一活动模块和所述第二活动模块运动双向干压所述第二陶瓷混合粉体和所述预压坯体包括：
调节所述第一活动模块朝向所述固定模块运动至至少与所述预压坯体抵接，调整所述第二活动模块朝向所述第一活动模块运动直至所述第二活动模块运动至所述固定模块抵接所述预压坯体的一侧表面齐平；
所述第二陶瓷混合粉体和所述预压坯体在小于或等于18 Mpa的压力下保压10-30s后，双向干压制得所述素坯；
将所述素坯等静压处理后烧结；所述烧结过程中，将所述素坯置于烧结炉中在空气气氛升温烧结至最高烧结温度后降温冷却，所述最高烧结温度为1350-1500℃；
具体包括：在烧结温度从室温升至600℃的过程中，控制升温速度在0.5-1℃/min，并在600℃下保温30-60min；在烧结温度从600℃升至1000℃的过程中，控制升温速度在1.0-1.5℃/min，并在1000℃下保温30-60min；在烧结温度从1000℃升至所述最高烧结温度的过程中，控制升温速度在1.8-2.5℃/min，在所述最高烧结温度下保温30-60min。
2.如权利要求1所述彩色陶瓷材料的制备方法，其特征在于，
所述第一陶瓷混合粉体在小于6Mpa的压力下保压10-30s后，干压制得所述预压坯体。
3.如权利要求1所述彩色陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述烧结过程中，对所述素坯进行脱脂处理，再将脱脂后的素坯置于烧结炉中升温烧结至最高烧结温度后降温冷却，所述最高烧结温度为1350-1500℃；
具体包括：在烧结温度从室温升至1000℃的过程中，控制升温速度在4-5.0℃/min，并在1000℃下保温30-60min；在烧结温度从1000℃升至所述最高烧结温度的过程中，控制升温速度在1.8-2.5℃/min，并在所述最高烧结温度下保温30-60min。
4.一种彩色陶瓷材料，其特征在于，所述彩色陶瓷材料由权利要求1-3任一项所述彩色陶瓷材料的制备方法制得。
5.一种壳体，其特征在于，所述壳体由权利要求4所述彩色陶瓷材料制得。
6.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求5所述壳体。
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