CN112500156B - 一种蓝色氧化锆陶瓷及制备方法 - Google Patents

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    • C09C1/0009—Pigments for ceramics

Abstract

本发明公开了一种蓝色氧化锆陶瓷及制备方法。制备步骤：以BaAl12‑xMxO19(M＝Co,Ni)(0＜x≤1.1)以及Y‑ZrO2为原料，按照1：19到1：2的比例进行混料。利用行星式球磨机在200‑500r/min的转速下干磨4‑12h，在200‑500r/min的转速下湿磨20‑80min。混料均匀后放入鼓风干燥箱中，在50‑80℃下干燥6‑12h。将干燥后的粉料在10‑30MPa压力下保压1‑5min。随后在马弗炉中进行烧结，烧结温度为1200‑1650℃，烧结时间为2‑12h，升温速率为5‑10℃/min，降温速率为5‑10℃/min。本发明合成的蓝色氧化锆陶瓷块体，环保无毒，色泽明亮，制备工艺简便易操作，具有良好的结构稳定性和机械性能。

Description

一种蓝色氧化锆陶瓷及制备方法
技术领域
本发明属于有色陶瓷技术领域，具体涉及一种环保无毒，色泽明亮的蓝色氧化锆陶瓷及制备方法。
背景技术
氧化锆陶瓷基于其优异的物理性能和力学性能，被广泛地应用在功能陶瓷和结构陶瓷领域。彩色氧化锆陶瓷色泽明亮，有金属光泽，且机械性能好，不与皮肤发生反应，逐渐取代金属饰品被广泛应用在纽扣、手表手链、手机外壳等高档饰品领域。由于氧化锆陶瓷的烧结温度高(1500-1600℃)，大部分颜料在高温下不稳定易分解，从而失去颜料色泽，因此制备彩色氧化锆陶瓷块体具有很大难度。目前工业上应用最广泛的蓝色氧化锆陶瓷块体制备方法是利用氧化钴(Co2O3)合成钴蓝(CoAl2O4)之后进一步合成蓝色氧化锆陶瓷。钴蓝作为工业应用的蓝色无机颜料，其中含有大量的钴元素。而钴储量稀少，价格昂贵，且钴以及其相关盐被视为有毒有害物质。由于传统法制备的蓝色氧化锆陶瓷色料(CoAl2O4)掺杂量大，价格昂贵。因此探索合成蓝色氧化锆陶瓷的新方法，可以满足人们对于环保无毒，经济实惠，价格低廉的需求。
发明内容
为了解决目前蓝色氧化锆陶瓷着色剂可选范围小，本发明的内容是以BaAl12- xMxO19(M＝Co,Ni)(0＜x≤1.1)为蓝色着色剂，选择Y-ZrO2粉体，按照一定配比，制备得到蓝色氧化锆陶瓷块体。
本发明制备的蓝色氧化锆陶瓷通过以下技术方案实现。
一种蓝色氧化锆陶瓷，其特征在于，蓝色氧化锆陶瓷着色剂的化学式为BaAl12- xCoxO19(0＜x≤1.1)和BaAl12-xNixO19(0＜x≤1.1)，BaAl12-xCoxO19(0＜x≤1.1)着色剂为宝蓝色，BaAl12-xNixO19(0＜x≤1.1)着色剂为天蓝色。
一种如上所述的蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
(1)以BaAl12-xMxO19(M＝Co,Ni)(0＜x≤1.1)以及Y-ZrO2为原料，按照颜料相与氧化锆相一定的化学配比，用分析天平精确称取各原料；
(2)称量好的粉末原料放入球磨罐中，利用行星式球磨机干磨和湿磨，使原料充分混合；
(3)混合好的原料放入电热鼓风干燥机中干燥；
(4)干燥好的原料放入不锈钢模具中，通过压片机将混合均匀的原料压制成块体。
(5)压制成的块体放到刚玉坩埚中，按照特定的烧结制度在马弗炉中进行烧结，烧结结束待样品冷却到室温得到蓝色氧化锆陶瓷块体。
进一步地，上述制备方法步骤(1)中所述的原料质量误差均为±0.0005g。
进一步地，上述制备方法步骤(2)中所述的干磨条件为200-500r/min，4-12h；湿磨条件为200-500r/min，20-80min。
进一步地，上述制备方法步骤(3)中所述的干燥是在电热鼓风干燥机中50-80℃条件下干燥6-12h。
进一步地，上述制备方法步骤(4)中所述的不锈钢模具的直径为10-20mm，压样压力为10-30MPa，保压时间为1-5min。
进一步地，上述制备方法步骤(5)中样品的烧结温度为1200-1650℃，烧结时间为2-12h，升温速率为5-10℃/min，降温速率为5-10℃/min。
本发明具有以下优点：
(1)本发明的蓝色氧化锆陶瓷块体色泽明亮。
(2)本发明的蓝色氧化锆陶瓷块体机械性能好。
(3)本发明的制备方法工艺简单，对设备要求低，有望于工业化生产。
附图说明
图1为BaAl12-xMxO19(M＝Co,Ni)(0＜x≤1.1)着色剂与Y-ZrO2复合后得到的彩色氧化锆陶瓷块体的XRD图。
图2为BaAl12-xMxO19(M＝Co,Ni)(0＜x≤1.1)着色剂与Y-ZrO2复合后得到的彩色氧化锆陶瓷块体的UV-Vis图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图进一步详细描述本发明。实施例仅为本发明的范例，而非限制本发明。本领域技术人员应该理解的是,在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换,但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1：以BaAl11.7Co0.3O19为着色剂制备宝蓝色氧化锆陶瓷块体。
根据(5％)BaAl11.7Co0.3O19+(95％)Y-ZrO2的配比，称取着色剂和氧化锆粉体，质量允许误差为±0.0005g。用电子分析天平分别称取BaAl11.7Co0.3O19(0.15g)，Y-ZrO2(2.85g)。将称取好的原料放入球磨罐中，利用行星式球磨机在300r/min条件下干磨8h，随后向球磨罐中加入酒精，在300r/min下湿磨30min。将球磨好的样品放入电热鼓风干燥箱中在60℃下干燥12h。将干燥好的原料放入直径为10mm的不锈钢模具中，利用手动压片机加压至10MPa并保压1min。将压好的块体放入马弗炉中，以5℃/min的升温速率升温至1400℃，在1400℃下保温6h。保温结束后，以5℃/min的降温速率降到室温，最后得到宝蓝色氧化锆陶瓷块体。
实施例2：以BaAl11.7Ni0.3O19为着色剂制备天蓝色氧化锆陶瓷块体
根据(5％)BaAl11.7Ni0.3O19+(95％)Y-ZrO2的配比，称取着色剂和氧化锆粉体，质量允许误差为±0.0005g。用电子分析天平分别称取BaAl11.7Ni0.3O19(0.15g)，Y-ZrO2(2.85g)。将称取好的原料放入球磨罐中，利用行星式球磨机在450r/min条件下干磨8h，随后向球磨罐中加入酒精，在450r/min下湿磨30min。将球磨好的样品放入鼓风干燥箱中在60℃下干燥12h。将干燥好的原料放入直径为10mm的不锈钢模具中，利用手动压片机加压至20MPa并保压3min。将压好的块体放入马弗炉中，以5℃/min的升温速率升温至1400℃，在1400℃下保温3h。保温结束后，以5℃/min的降温速率降到室温，最后得到天蓝色氧化锆陶瓷块体。

Claims (6)

1.一种蓝色氧化锆陶瓷，其特征在于，蓝色氧化锆陶瓷着色剂的化学式为BaAl12-xCoxO19或BaAl12-xNixO19，其中：0＜x≤1.1；BaAl12-xCoxO19着色剂为宝蓝色，BaAl12-xNixO19着色剂为天蓝色。
2.一种如权利要求1所述的一种蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以BaAl12-xMxO19以及Y-ZrO2为原料，其中：M＝Co或Ni，0＜x≤1.1，按照着色剂与氧化锆相1：19到1：2的化学配比，用分析天平精确称取各原料；
(2)称量好的粉末原料放入球磨罐中，利用行星式球磨机干磨和湿磨，使原料充分混合；
(3)混合好的原料放入电热鼓风干燥机中干燥；
(4)干燥好的原料放入不锈钢模具中，通过压片机将混合均匀的原料压制成块体；
(5)压制成的块体放到刚玉坩埚中，按照特定的烧结制度在马弗炉中进行烧结，烧结结束待样品冷却到室温得到蓝色氧化锆陶瓷块体；
所述步骤(5)中特定的烧结制度为：样品的烧结温度为1200-1650℃，烧结时间为2-12h，升温速率为5-10℃/min，降温速率为5-10℃/min。
3.如权利要求2所述一种蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述原料质量误差均为±0.0005g。
4.如权利要求2所述一种蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的干磨条件为200-500r/min，4-12h；湿磨条件为200-500r/min，20-80min。
5.如权利要求2所述一种蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的干燥是在电热鼓风干燥机中50-80℃条件下干燥6-12h。
6.如权利要求2所述一种蓝色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的不锈钢模具的直径为10-20mm，压样压力为10-30MPa，保压时间为1-5min。
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