CN112940535B - 一种氧化锆陶瓷用红色色料、其制备方法及其应用 - Google Patents
一种氧化锆陶瓷用红色色料、其制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112940535B CN112940535B CN202011639464.9A CN202011639464A CN112940535B CN 112940535 B CN112940535 B CN 112940535B CN 202011639464 A CN202011639464 A CN 202011639464A CN 112940535 B CN112940535 B CN 112940535B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- red
- powder
- yttrium
- stabilized zirconia
- zirconia
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
- C09C1/0009—Pigments for ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
- C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
- C04B2235/6022—Injection moulding
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
- C04B2235/6567—Treatment time
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
- C04B2235/6581—Total pressure below 1 atmosphere, e.g. vacuum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
- C04B2235/9646—Optical properties
- C04B2235/9661—Colour
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
本申请涉及一种氧化锆陶瓷用红色色料、其制备方法及其应用。本申请的氧化锆陶瓷用红色色料,配方分子式为xABO3+yR2O3+zC,该种色料不含有有毒重金属,且色泽鲜艳。本申请提供氧化锆陶瓷用红色色料的制作方法,包括预处理、配料、球磨混合、干燥、粉体前处理、异相包裹、粉体后处理等步骤,该种方法的核心之一是采用异相包裹技术来提升红色色料在高温烧结条件下的稳定性。本申请提供一种红色钇稳定氧化锆造粒粉,由前述红色色料与钇稳定氧化锆混合制作而得。本申请还提供前述造粒粉烧结得到的红色氧化锆陶瓷及加工得到陶瓷制品,本申请技术方案可以应用于可穿戴设备、手机外观件、智能手表表圈、日用陶瓷等场景。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷领域,更具体地说,它涉及一种氧化锆陶瓷用红色色料及其制得的红色氧化锆陶瓷。
背景技术
陶瓷是市场上常见的材料,多出现在日用瓷、建筑瓷、装饰瓷等行业,为满足不同消费者的视觉需求,市面上存在多种颜色的陶瓷材料,其中,红色陶瓷是市面上较受欢迎的一种陶瓷材料。
传统的红色陶瓷采用高岭土、陶土作为本体材料,采用釉上彩工艺进行上色,该种工艺的关键点是在已经烧结好的陶瓷表面涂覆可显示红色的陶瓷釉料,再将涂覆好釉料的陶瓷在500~1000℃的温度下热处理。釉上彩工艺的整体较为简单,且经过多年发展,技术较为成熟,由于热处理一般低于1000℃,故大多数的釉料均可采用,烧结得到的色彩也可覆盖大多数的红色系,表现力强。但是,使用上述方法得到的产品仅能用于日用瓷,瓷体强度差、易碎,表面色层易脱落。
针对传统红色陶瓷材料强度上的不足,人们采用氧化铝、氧化锆代替高岭土、陶土作为成瓷材料。针对釉上彩工艺表面易脱色的不足,人们设计了一种将色料添加至陶瓷本体中显色的工艺:将色料与陶瓷粉体混合后成型,在1000~1300℃温度下烧结后显色,该种工艺色彩强度较釉上彩工艺有提升。
但是,该种工艺采用的色料中一般含有有毒重金属(铅、镉等),限制了其应用场景,不能适应可穿戴产品的要求。
市面上还存在使用铁红(钴铁红、硅铁红等)作为色料添加到陶瓷本体中作为显色材料的方案,这种显色材料虽然不含铅、镉,但是这样的方案得到的陶瓷材料红色多偏暗,整体呈棕灰色,无法满足人的观感需求。
发明内容
本申请的第一个发明目的在于提供一种氧化锆陶瓷用红色色料,在氧化锆陶瓷中使用本申请提供的色料作为显色材料,所得到的陶瓷材料红色整体偏亮,且不含有有毒重金属,色彩永不褪色。
本申请的第二个发明目的在于提供一种氧化锆陶瓷用红色色料的制作方法,引入了异相包裹技术,解决了红色色料在高温情况下挥发导致陶瓷着色不均、颜色暗淡的问题。
本申请的第三个发明目的在于提供一种红色钇稳定氧化锆造粒粉,制作得到陶瓷材料具有良好的强度和韧性,所添加的助剂能够使红色色料与氧化锆粉体混合粘接牢靠,有助于红色色料显色。
本申请的第四个发明目的在于提供一种红色钇稳定氧化锆陶瓷,属于环保型材料,不含有有毒重金属,故应用范围广。
本申请的第五个发明目的在于提供一种红色钇稳定氧化锆陶瓷制品,具有尺寸稳定、强度高、色泽稳定、表面光滑等优势,具体可以包括:可穿戴设备、手机外观件、智能手表表圈、日用陶瓷等。
为了实现本申请的第一个发明目的,本申请提供一种氧化锆陶瓷用红色色料,所述色料至少包括有显色物质,所述显色物质是按照以下配料分子式复配制得的粉体:
xABO3+yR2O3+zC
其中,A代表:Ba、Fe、Ca、Mg、Cu、Zn、Sr、Li、K中的一种或者多种;
B代表:Ti、Sn、Se、Co、Ta、Nb中的一种或者多种;
R代表稀土元素Y、Ho、Dy、Er、Nd、La、Sm中的一种或者多种;
C代表MnO2、Al2O3、Cr2O3、CaF2中的一种或多种;
其中,x=0.1~1mol;y=0.01~0.2mol;z=0.01~0.3mol;
当A为Ba、Fe、Ca、Mg、Cu、Zn、Sr中的一种或多种组合时,B为Ti、Sn、Se、Co中的一种或者多种组合;
当A为Li或K的一种或两种组合时,B为Ta或Nb中的一种或两种组合。
通过采用上述技术方案,在该配方分子式下得到的红色色料,能够形成多种钙钛矿结构,具有良好的显色作用,得到的红色色度较亮,使用该种色料制作陶瓷,能够较好地满足市场上对于红色陶瓷需求。
为了实现本申请的第二个发明目的,本申请提供一种氧化锆陶瓷用红色色料的制作方法,使用异相包裹技术将显色物质包覆上高温相包覆层;
其中,所述异相包裹技术具体步骤包括:
双性表面活性剂的添加:将显色物质加入到含有双性表面活性剂的水溶液中,搅拌使添加的双性表面活性剂与显色物质结合;
异相包裹物的添加:待添加的双性表面活性剂与显色物质结合后,继续添加异相包裹物,并继续搅拌至所添加的异相包裹物包覆在双性表面活性剂外形成包覆层,进而形成具有包覆层的显色物质,并与水形成浑浊液;
烘干、煅烧:将浑浊液烘干后煅烧,得到具有高温相包覆层的显色物质。
通过采用上述技术方案,经过煅烧都的高温相包覆层本身具有较高的热稳定性,而本申请提供的显色物质具有良好的显色效果,二者稳定结合之后制作得到的色料添加进入氧化锆陶瓷粉体中,使得氧化锆陶瓷粉体即使在1350-1550℃条件下进行成瓷烧结,也不会出现因显色物质挥发而导致的陶瓷材料颜色不均匀、颜色暗淡的现象。在烧结过程中多次改变烧结温度、烧结气氛是减少显色物质在高温烧结条件下挥发导致的色泽不良现象的另一种方法,但是该种方法对设备要求高,成本也较大,控制难度高,故本申请提供一种异相包裹技术来改善显色物质的烧结稳定性。
优选的,双性表面活性剂的添加步骤的搅拌时间为2~4h,搅拌速度为60~240rpm;通过采用上述技术方案,搅拌能够使双性表面活性剂更好地与显色物质粘附,合适的搅拌时长和搅拌时间能够保障粘附稳定性,有利于后续加工工序的进行。
优选的,异相包裹物为硝化物、氯化物或者有机硅的一种或多种,显色物质的表面一般带有正电荷,而硝化物、氯化物或者有机硅一般也带有正电荷,双性表面活性剂是两端均带有负电荷,可以作为中间层将显色物质和包覆层较好地结合在一起。
优选的,所述硝化物为Zr(NO3)4,所述氯化物为AlCl3,所述有机硅为氨基硅烷;
通过采用上述技术方案,因Zr(NO3)4、AlCl3水解后会产生正离子,氨基硅烷水解后能够产生硅醇,正离子能够与双性表面活性剂吸附,而硅醇能够与表面活性剂上的羟基结合。Zr(NO3)4、 AlCl3以及氨基硅醇烧结之后均能够形成稳定的氧化物,进而形成高温相包覆层,整体提升红色色料的热稳定性。
优选的,异相包裹物添加步骤的搅拌时长为1~4h,搅拌速度为60~240rpm;
通过采用上述技术方案,异相包裹物在搅拌条件下能够较好的溶解并能配合双性表面活性剂在显色物质表面形成包覆层,搅拌时长和搅拌速度一定程度会影响粘附稳定性,故需选用合适的搅拌时长和搅拌速度。
优选的,烘干温度为100~250℃,烘干时间为4~12h;
通过采用上述技术方案,烘干步骤主要是为了将添加有异相包裹物的浆料中的水分去除,选用合适的烘干温度和烘干时间,能够避免粉体结块,易于后续过筛,并有利于后续煅烧。
优选的,煅烧温度为500~1000℃,煅烧时间1~3h;
通过采用上述技术方案,显色物质在500~1000℃能够保持稳定,而硝化物、氯化物或者有机硅在该温度煅烧下亦能逐步形成较为稳定的氧化物作为高温相包覆层,而足够的煅烧时间是高温相包覆层形成的必要条件。
优选的,高温相包覆层由SiO2、ZrO2、ZrSiO4、Al2O3中的一种或多种组成;
通过采用上述技术方案,上述种类物质的热稳定性高,能够充分有效地保护显色物质在 1350~1550℃的煅烧条件下不挥发。
优选的,双性表面活性剂为卵磷脂;
通过采用上述技术方案,卵磷脂属于双性表面活性剂,两端均带有负电荷,是作为粘接显色物质和包覆层的理想材料。
优选的,双性表面活性剂添加量占加入显色物质质量的0.1~1.5%。
通过采用上述技术方案,使用上述工艺参数和物料用量制作红色色料,能够较好地将显色物质与包覆层粘接在一起,得到的高温相包覆层的显色物质性能稳定。
优选的,本申请氧化锆陶瓷用红色色料的制作方法,包括以下制备步骤:
预处理,将制作显色物质的氧化物原料进行除杂、煅烧和研磨;
配料、球磨混合、干燥,将经过预处理的氧化物原料按照配方分子式进行配料后,投入球磨机中进行球磨,球磨完成后进行干燥处理;
粉体前处理:将干燥处理后的粉体进行煅烧、煅烧后进行粉碎,粉碎后过筛得到显色物质;异相包裹,使用异相包裹技术将显色物质包覆上高温相包覆层,得到具有高温相包覆层的显色物质;
粉体后处理,将具有高温相包覆层的显色物质粉碎后过筛得到所述红色色料。
通过采用上述技术方案,预处理步骤中的除杂、煅烧和研磨的主要作用都是使原料更加精纯,以使显色物质的显色效果不会受到杂质影响。配料、球磨混合、干燥这些操作是为了得到均一、稳定、细腻的粉体物料。粉体前处理过程中的煅烧是为了预合成显色物质的晶相结构,粉体前处理过程中的粉碎后过筛能够获得细腻的粉体物料,便于后续异相包裹步骤的进行。异相包裹处理是本申请技术核心点之一,具有高温包覆层的显色物质耐烧结能力会大大提升。粉体后处理中的粉碎过筛步骤是为了最终获得细腻的红色色料。
优选的,配料、球磨混合、干燥步骤中具体操作及参数如下:
按经过预处理的氧化物原料按照配方分子式进行称量配料,然后将经过配料的氧化物原料与纯水按照1:(1~5)的质量比在球磨机中进行混合,并加入分散剂;
球磨完成后出料置于托盘内烘干,烘干温度100~250℃,时间5~15h。
通过采用上述技术方案,上述的具体物料配比和操作参数下,能够得到均一、稳定、细腻的粉体物料。
优选的,所述分散剂为聚丙烯酸铵;
通过采用上述技术方案,聚丙烯酸铵是一种有机高分子阻垢分散剂,其价格低,效果好,可以有助于氧化物原料分散于球磨机中。
优选的,加入分散剂质量为氧化物原料质量的0.1~1%。
通过采用上述技术方案,合适比例的分散剂能够达到最好的分散效果,添加量不足会分散效果不佳,添加量过大同样导致分散效果降低并且浪费物料。
优选的,粉体前处理步骤中具体操作及操作参数如下:将烘干的粉料置于氧化铝匣钵内,置于烧结炉中煅烧,烧结温度为1000~1400℃,保温时间1~8H;煅烧完成后置于粉碎机中粉碎,粉碎后过400目筛,取小于400目的粉体备用。
通过采用上述技术方案,氧化铝匣钵本身耐高温,显色物质需要在1000~1400℃的条件下预合成其晶相结构,而足够的保温时间能够让显色物质的晶相结构完整。
优选的,粉体后处理步骤中具体操作及操作参数如下:将具有高温相包覆层的显色物质经过粉碎机粉碎后过400目筛,得到小于400目的粉体即为所述红色色料。
通过采用上述技术方案,能够得到均一、细腻的红色色料。
为了实现本申请的第三个发明目的,本申请提供一种红色钇稳定氧化锆造粒粉,使用前述的红色色料与钇稳定氧化锆粉体进行球磨混合,得到浆料干燥后即得氧化锆陶瓷粉体。
通过采用上述技术方案,钇稳定氧化锆粉体中包括有氧化钇,氧化钇能够帮助氧化锆相变过程稳定,避免高温条件下相变导致体积收缩、膨胀,进而导致氧化锆无法成瓷。红色色料是显色材料,添加到钇稳定氧化锆粉体中并混合均匀,烧结成瓷后红色鲜艳,且不会褪色,且具有良好的强度和韧性。
优选的,所述红色钇稳定氧化锆造粒粉具体制备过程如下:
配料:称取钇稳定氧化锆粉体与红色色料放入球磨罐中,红色色料添加量占钇稳定氧化锆粉体质量的2~10%,得到混合粉体;
球磨混合:在球磨罐中加入纯水,混合粉体与纯水的质量比为1:(1~5),按照混合粉体重量的0.1~1.2%加入分散剂,将锆球与混合粉体按照重量比(3~10):1的比例加入锆球,将球磨罐置于球磨机上,转速150~450rpm,球磨时间1~8h;
喷雾造粒:将浆料使用喷雾干燥塔造粒,得到红色钇稳定氧化锆造粒粉。
通过采用上述技术方案,红色色料与钇稳定氧化锆粉体的配比是显色好坏的关键,红色色料的添加量不宜过高,红色色料含量过高会影响成瓷,也不宜过低,红色色料含量过低则会出现颜色偏淡的现象,不能满足要求。球磨混合步骤是为了使红色色料与钇稳定氧化锆粉体均匀混合,使用分散剂并选择合适用量是为了使红色色料与钇稳定氧化锆粉体混合更加均匀。喷雾造粒是获得红色钇稳定氧化锆造粒粉的良好方式,得到的红色钇稳定氧化锆造粒粉为颗粒状。
优选的,在喷雾造粒步骤之前、球磨混合步骤之后,还有添加助剂步骤:在球磨罐中加入质量分数为5~10%的聚乙烯醇胶水作为助剂,其中的有效成分聚乙烯醇含量占混合粉体重量的1~5%,添加完助剂后在转速150~450rpm的条件下继续球磨1~2h,得到含有助剂的浆料,并把含有助剂的浆料置于2~20rpm的搅拌桶中,保持浆料不凝固,备用。
通过采用上述技术方案,聚乙烯醇胶水具有较好的粘接力,添加聚乙烯醇胶水作为助剂,能够在粉体材料表面形成一层粘接层,进一步经过喷雾造粒步骤后,同样得到颗粒状的红色钇稳定氧化锆造粒粉,但是这种颗粒状的粉体相较于不添加有聚乙烯醇胶水得到的颗粒状粉体,在搅拌条件下不容易打散,有利于后续将得到的红色钇稳定氧化锆造粒粉采用干压成型工艺成型制备陶瓷坯体。而没有添加聚乙烯醇胶水作为助剂的得到的红色钇稳定氧化锆造粒粉,则更加适用于注塑成型工艺。
优选的,分散剂为聚丙烯酸铵;
通过采用上述技术方案,聚丙烯酸铵是一种有机高分子阻垢分散剂,其价格低,效果好,可以有助于红色色料和钇稳定氧化锆粉体分散于球磨机中分散。
优选的,喷塔进料温度150~250℃,出料温度控制在90~130℃;
通过采用上述技术方案,上述工艺参数下得到的红色钇稳定氧化锆造粒粉能稳定。
为了实现本方明的第四个发明目的,本申请提供一种红色钇稳定氧化锆陶瓷坯体,该种陶瓷坯体由前述的红色钇稳定氧化锆造粒粉烧结制得。
通过采用上述技术方案,能够得到不含有有毒重金属的陶瓷,具有广泛的应用前景。
优选的,所述红色钇稳定氧化锆陶瓷采用前述的红色钇稳定氧化锆造粒粉并采用干压成型工艺烧结制作而得。
通过采用上述技术方案,干压成型工艺难度低、流程少、制作时长较短,且采用干压成型工艺烧结制作的陶瓷,瓷体内部不易产生孔洞。
优选的,所述干压成型工艺具体包括以下步骤:
干压成型:将前述的红色钇稳定氧化锆造粒粉置于设计好的干压模具内,压制成型,成型压力为20~150Mpa,保压时间为10~60s;
烧结:将成型好的生坯置于烧结炉中烧结,烧结温度1350~1550℃,保温时间0.5~8h,烧结气氛为空气氛、氮气氛或真空,烧结后得到红色钇稳定氧化锆陶瓷坯体;
其中,干压模具的形状可以根据陶瓷制品的样式进行设计。
通过采用上述技术方案,采用上述工艺参数进行干压成型能够得到性能良好红色钇稳定氧化锆陶瓷坯体。
优选的,所述红色钇稳定氧化锆陶瓷采用前述的红色钇稳定氧化锆造粒粉并采用注塑成型工艺烧结制作而得。
通过采用上述技术方案,注塑成型工艺能够制作形状较为复杂的陶瓷,所得到的陶瓷整体致密度一致,且烧结之后的形状更加接近于最终陶瓷制品的形状,在后续精加工步骤中,余料更少,产生的废水更少,更加节能环保。
优选的,所述注塑成型工艺具体包括以下步骤:
前处理:按照前述步骤方法和材料比例制作得到没有添加聚乙烯醇胶水作为助剂的得到的红色钇稳定氧化锆造粒粉;
密炼:将粘接剂、增塑剂、润滑剂、交联剂等加入至油浴恒温设备中混炼熔化,加热温度为 50~150℃,熔炼时间为0.5~8h;后分批加入经过前处理的红色钇稳定氧化锆造粒粉,直到达到预期的固含量50~80%,混合均匀后添加到密炼设备中充分剪切、挤压,待物料均匀后,加入至造粒机中得到颗粒状的注塑喂料;
注塑:将注塑喂料加入到注塑机融解,在注塑模具内内成型,得到陶瓷生坯,注塑具体工艺参数如下:压注塑力为20~200T,注塑速度为3~20s,融胶温度50~200℃,模具温度为 50~250℃,射胶时间为1~15s,冷却时间为1~12s;
脱脂:采用热脱脂或者酸脱脂技术,热脱脂时间为12~24h,脱脂温度为300~450℃;酸脱脂采用草酸或者硝酸脱脂,常温下脱脂时间为18~36h;
排胶、烧结:排胶温度400~600℃,排胶时间4~12h,烧结温度1350~1550℃,烧结时间2~6h,得到红色钇稳定氧化锆陶瓷坯体;
通过采用上述技术方案,通过上述工艺参数的控制,使得红色钇稳定氧化锆造粒粉粒度分布、粉体比表面积的控制较为精准,进而使得红色钇稳定氧化锆造粒粉具有合适的烧结收缩;另外加入了分散剂,更进一步控制粉体材料表面活性、增加了粉体材料的流动性,使粉体在密炼混料过重中更加易于分散,增强了注塑喂料的均匀性,烧结后得到的红色钇稳定氧化锆陶瓷坯体性能良好。
为了实现本申请的第五个发明目的,本申请提供一种红色钇稳定氧化锆陶瓷制品,使用前述的红色钇稳定氧化锆陶瓷加工得到。
通过采用上述技术方案,得到陶瓷制品具有尺寸稳定、强度高、色泽稳定、表面光滑等优点。
优选的,所述加工过程包括CNC加工和抛光;
通过采用上述技术方案,CNC加工之后得到特定尺寸的陶瓷制品,抛光则能够提高陶瓷制品的观感。
综上所述,本申请包括以下至少一种有益技术效果:
其一、本申请配方下的红色色料,能够形成多种钙钛矿结构,具有良好的显色作用,得到的红色色度较亮,使用该种色料制作陶瓷,能够较好地满足市场上对于红色陶瓷的需求;
其二、本申请提供一种异相包裹技术来改善显色物质的烧结稳定性,在显色物质表面设置高温相包覆层后并煅烧,经过煅烧的高温相包覆层本身具有较高的热稳定性,而本申请提供的显色物质具有良好的显色效果,二者稳定结合之后制作得到的色料添加到氧化锆陶瓷粉体中,即使在1350~1550℃条件下进行成瓷烧结时,也不会出现因显色物质挥发而导致的陶瓷材料颜色不均匀、颜色暗淡的现象;
其三、本申请提供一种红色钇稳定氧化锆粉体,其成分中包括有氧化钇、氧化锆、助剂和红色色料。氧化锆是主体成瓷材料,氧化钇能够帮助氧化锆相变过程稳定,避免高温烧结并冷却的过程中的条件下相变,导致体积收缩、膨胀,进而导致氧化锆无法成瓷。红色色料是显色材料,添加到钇稳定氧化锆粉体中并混合均匀,烧结成瓷后红色鲜艳,且不会褪色,且具有良好的强度和韧性;
其四、本申请提供一种红色钇稳定氧化锆陶瓷,应用范围广,不含有有毒重金属;
其五、本申请提供一种红色钇稳定氧化锆陶瓷制品,具有尺寸稳定、强度高、色泽稳定、表面光滑等优势。
附图说明
图1是实施例25制备的红色钇稳定氧化锆注塑成型的陶瓷制品。
图2是实施例24制备的红色钇稳定氧化锆干压成型的陶瓷制品。
具体实施方式
实施例1
一种氧化锆陶瓷用红色色料,本实施例红色色料仅包括有显色物质,显色物质是按照以下配料分子式复配制得的粉体:
xABO3+yR2O3+zC
其中,A代表Ba,B代表Ti,R代表稀土元素Sm和Y,本实施例配方中Sm2O3和Y2O3的质量比为1:1,C代表MnO2;
其中,x=0.5mol;y=0.04mol;z=0.2mol。
本实施例的红色色料制作方法如下:
预处理,将制作显色物质的氧化物原料进行除杂,除杂后在煅烧,煅烧完毕后用研钵研碎,具体的,煅烧温度为600℃,煅烧时间为1h;
配料、球磨混合、干燥,将经过预处理的氧化物原料按照配方分子式进行配料后,投入球磨机中进行球磨,球磨完成后进行干燥处理;具体的,在球磨机中的氧化物原料与纯水的质量比为1:5,球磨前添加有分散剂,本实施例分散剂为聚丙烯酸铵,本实施例加入分散剂质量为氧化物原料质量的0.1%;球磨机中加入的锆球选用的锆球,锆球与氧化物原料的质量比为4:1,球磨机转速150rpm,球磨时间5h;具体的,球磨完成后出料需置于托盘内烘干,烘干温度150℃,时间5h;
煅烧、粉碎、过筛:将干燥处理后的粉体进行煅烧,具体的,需将干燥处理后的粉料置于氧化铝匣钵内,置于烧结炉中煅烧,煅烧温度为1200℃,煅烧时间为3h,煅烧后进行粉碎,粉碎后过筛得到显色物质,具体的,过筛所用的筛子的目数为400目,小于400目的粉体即为显色物质,也即本实施例的红色色料。
实施例2-9
本申请的实施例2-9的红色色料同样仅包括显色物质,且与实施例1红色色料的配料分子式和制作方法大致相同,区别仅在于配料分子式中A、B、R、C、x、y、z选用和取值与实施例1略有不同,制作方法中具体参数不同。
其中,配料分子式的具体不同如下表:
表1
表1中,实施例2中的Sn与Se的摩尔比为2:1,Y与La的摩尔比为1:3,MnO2与Al2O3的摩尔比为1:1;
表1中,实施例3中的Mg、Ca与Ba的摩尔比为1:2:1,Ho与Dy的摩尔比为2:3,Cr2O3与CaF2的摩尔比为1:1;
表1中,实施例5中Er与Nd的摩尔比为1:5;
表1中,实施例6中Zn与Sr的摩尔比为2:1,,Ti与Co的摩尔比为1:2,Ho、La与Sm的摩尔比为1:1:1,CaF2与Al2O3的摩尔比为1:1;
表1中,实施例7中Cu与Ca之间的摩尔比为3:2,Co与Se之间的摩尔比为1:3,Dy与Er之间的摩尔比为2:5;
表1中,实施例8中的K与Li的摩尔质量比为1:1、Er与Sm的摩尔比为2:1;
表1中,实施例9中Ta、Nb的摩尔质量比为1:1。
需要说明的是,本发明的配料分子式为:
xABO3+yR2O3+zC
其中,A代表:Ba、Fe、Ca、Mg、Cu、Zn、Sr、Li、K中的一种或者多种;
B代表:Ti、Sn、Se、Co、Ta、Nb中的一种或者多种;
R代表稀土元素Y、Ho、Dy、Er、Nd、La、Sm中的一种或者多种;
C代表MnO2、Al2O3、Cr2O3、CaF2中的一种或多种;
其中,x=0.1~1mol;y=0.01~0.2mol;z=0.01~0.3mol;
当A为Ba、Fe、Ca、Mg、Cu、Zn、Sr中的一种或多种组合时,B为Ti、Sn、Se、Co中的一种或者多种组合;
当A为Li或K的一种或两种组合时,B为Ta或Nb中的一种或两种组合;
在其他实施例中的红色色料中,凡是能够符合上述配料分子式的配料方式和常规方法制作得到的红色色料,均是本申请所要求保护的技术方案。
其中,在实施例2-9的红色色料制作方法中,预处理步骤和煅烧、粉碎、过筛步骤的具体参数不同如下表:
表2
需要说明的是,在预处理步骤中,煅烧温度可以为400~700℃,煅烧时间可以为1-6h;煅烧、粉碎、过筛步骤中,煅烧温度可以为1000~1400℃,煅烧时间可以为1-8h;上述参数的选择,并不限于实施例1-9中的选择,凡是符合上述范围的各个温度区间段和煅烧时间段,均是能够实现本申请发明目的的工艺参数,也是本申请所要求保护的技术方案;另外需要说明的是,本申请也并不排除对在上述范围工艺参数区间范围外制作得到的红色色料技术方案的保护。
其中,在实施例2-9的红色色料制作方法中,配料、球磨混合、干燥步骤中具体操作及参数如下:
表3
需要说明的是,在配料、球磨混合、干燥步骤中,氧化物原料与纯水按照的质量比可以在1: (1~5)范围内,加入分散剂质量可以为氧化物原料质量的0.1~1%范围内,锆球与氧化物原料的质量比可以在(3~10):1的范围内,球磨机转速可以为150~450rpm,球磨时间可以为1~8h;球磨完毕的烘干步骤中,烘干温度可以为100~250℃,时间可以为5~15h;这些参数的选择和组合,不限于上述实施例1-9列举的方式,凡是符合上述范围的各个工艺参数选择和组合,均是能够实现本申请发明目的的工艺参数,也是本申请所要求保护的技术方案;另外需要说明的是,本申请也并不排除对在上述范围工艺参数区间范围外制作得到的红色色料技术方案的保护。
实施例10
一种氧化锆陶瓷用红色色料,本实施例与实施例1-9的不同在于,本实施例的红色色料不仅仅包括显色物质,还包括包覆在显色物质表面的高温相包覆层,相应的,本实施例一种氧化锆陶瓷用红色色料制作方法中采用了异相包裹技术将高温相包覆层包覆在显色物质表面。
具体的,本实施例采用实施例1的显色物质采用异相包裹技术进一步制作红色色料,异相包裹技术的具体包括以下步骤:
双性表面活性剂的添加:将显色物质加入到含有双性表面活性剂的水溶液中,搅拌使添加的双性表面活性剂与显色物质结合,具体的,本实施例双性表面活性剂的添加步骤的搅拌时间 2h,搅拌速度为200rpm,具体的,本实施例双性表面活性剂为卵磷脂,具体的,本实施例双性表面活性剂添加量占加入显色物质质量的0.6%;
硝化物、氯化物或者有机硅的添加:待添加的双性表面活性剂与显色物质结合后,继续添加硝化物、氯化物或者有机硅,并继续搅拌至所添加的硝化物、氯化物或者有机硅包覆在双性表面活性剂外形成包覆层,进而形成具有包覆层的显色物质,并与水形成浑浊液,具体的,本实施例的硝化物为Zr(NO3)4、氯化物为AlCl3、有机硅为氨基硅烷,且Zr(NO3)4、AlCl3与氨基硅烷的摩尔比为1:1:1,具体的,本实施例的硝化物、氯化物或者有机硅的添加步骤的搅拌时长为4h,搅拌速度为160rpm;
烘干、煅烧:将浑浊液烘干后煅烧,具体的,本实施例烘干温度为120℃,烘干时间为5h,具体的,本实施例煅烧温度为500℃,煅烧时间3h,得到具有高温相包覆层的显色物质,具体的,本实施例高温相包覆层由SiO2、ZrO2、ZrSiO4和Al2O3组成。
在显色物质经过异相包裹技术处理后,得到具有高温相包覆层的显色物质,还需要经过粉体后处理步骤才能得到的红色色料,具体的,粉体后处理步骤是将具有高温相包覆层的显色物质粉碎后过筛,具体的,筛子的目数为400目,取小于400目的粉体作为本实施例最终得到的红色色料。
实施例11-19
实施例11-19与实施例10大致相同,不同仅在于选择了不同的显色物质来进一步加工得到红色色料,并且异相包裹步骤中,具体采用的工艺参数略有不同。
其中,实施例11-19的显色物质的选用和异相包裹技术的双性表面活性剂的添加步骤中,具体选用和参数如下表:
表4
其中,实施例11-19在异相包裹技术的硝化物、氯化物或者有机硅的添加步骤与异相包裹技术的烘干、煅烧步骤中,具体的工艺参数如下表:
表5
其中,实施例11硝化物、氯化物或者有机硅的添加步骤中,仅添加硝化物Zr(NO3)4,实施例 11的高温相包覆层仅由ZrO2组成;
其中,实施例12硝化物、氯化物或者有机硅的添加步骤中,仅添加氯化物AlCl3,实施例12 的高温相包覆层仅由Al2O3组成;
其中,实施例13硝化物、氯化物或者有机硅的添加步骤中,仅添加氨基硅烷,实施例13的高温相包覆层仅由SiO2组成;
其中,实施例14硝化物、氯化物或者有机硅的添加步骤中,仅添加硝化物Zr(NO3)4和氯化物 AlCl3,硝化物Zr(NO3)4和氯化物AlCl3的摩尔比为2:1,实施例14的高温相包覆层由ZrO2和Al2O3组成;
其中,实施例15硝化物、氯化物或者有机硅的添加步骤中,仅添加硝化物Zr(NO3)4和氨基硅烷,硝化物Zr(NO3)4和氨基硅烷的摩尔比为1:2,实施例15的高温相包覆层由ZrO2、Al2O3和ZrSiO4组成;
实施例16-19硝化物、氯化物或者有机硅的添加步骤中所添加的硝化物、氯化物或者有机硅的种类的摩尔比与实施例10相同,得到的高温相包覆层成分也与实施例10相同。
需要说明的是,在采用异相包裹技术时,双性表面活性剂的添加步骤中的搅拌时间可以为2~4h范围内,搅拌速度可以在60~240rpm范围内;硝化物、氯化物或者有机硅的添加步骤的搅拌时长可以在1~4h范围内,搅拌速度可以在60~240rpm范围内,双性表面活性剂添加量占加入显色物质质量可以在0.1~1.5%范围内;烘干、煅烧步骤中的烘干温度可以在 100~250℃范围内,烘干时间可以在4~12h范围内,煅烧温度可以在500~1000℃范围内,煅烧时间可以在1~3h范围内;上述参数的选择,并不限于实施例10-19中的列举的方式,凡是符合上述范围的各个参数选择,均是能够实现本申请发明目的的工艺参数,也是本申请所要求保护的技术方案;另外需要说明的是,本申请也并不排除对在上述范围工艺参数区间范围外制作得到的红色色料技术方案的保护。
实施例20
一种红色钇稳定氧化锆造粒粉,使用实施例10的红色色料与钇稳定氧化锆粉体进行球磨混合,得到浆料干燥后即得氧化锆陶瓷粉体。
具体的,本实施例红色钇稳定氧化锆造粒粉适用于注塑成型工艺制作陶瓷坯体,具体制备过程如下:
配料:称取红色钇稳定氧化锆粉体与红色色料放入球磨罐中,本实施例中红色色料添加量占钇稳定氧化锆粉体质量的5%,得到混合粉体;需要说明的是,其他实施例中,红色色料添加量可以占钇稳定氧化锆粉体质量的2~10%,在这样一种配比范围内的技术方案,均是能够实现本申请发明目的的技术方案。
球磨混合:在球磨罐中加入纯水,本实施例中,混合粉体与纯水的质量比为1:3,需要说明的是,混合粉体与纯水的质量比在1:(1~5)范围内,均是能够实现本申请发明目的的技术方案,加入纯水后再加入分散剂,分散剂质量占混合粉体质量的0.5%,需要说明的是,分散剂质量占混合粉体质量的0.1~1.2%范围内的技术方案,均是能够实现本申请发明目的的技术方案,具体的,本实施例分散剂为聚丙烯酸铵,纯水与混合粉体混合后再将锆球加入球磨罐中,本实施例锆球与混合粉体的质量比5:1,需要说明的是,锆球与混合粉体的质量比在(3~10):1的范围内的技术方案,均是能够实现本申请发明目的的技术方案,将球磨罐置于球磨机上进行球磨,得到浆料,本实施例中球磨转速300rpm,球磨时间3h,需要说明的是,球磨转速在150~450rpm、球磨时间在1~8h范围内的技术方案,均是能够实现本申请发明目的的技术方案;
喷雾造粒:将浆料使用喷雾干燥塔造粒,得到红色钇稳定氧化锆陶瓷造粒粉,具体的,本实施例喷塔进料温度200℃,出料温度为100℃,需要说明的是,喷塔进料温度在50~250℃,出料温度在90~130℃范围内的技术方案,均是能够实现本申请技术目的的技术方案。
实施例21
一种红色钇稳定氧化锆造粒粉,本实施例制作步骤与实施例20大体相同,区别仅在于,本实施例在喷雾造粒步骤前还有添加助剂步骤,本实施例得到的一种红色钇稳定氧化锆造粒粉更加适宜于采用干压成型工艺制作陶瓷坯体。
添加助剂步骤具体为:在球磨混合步骤得到的浆料中加入质量分数为6%的聚乙烯醇胶水作为助剂,其中的有效成分聚乙烯醇含量占混合粉体重量的1~5%,需要说明的是,聚乙烯醇胶水质量分数为5~10%、聚乙烯醇含量占混合粉体重量的1~5%范围内的技术方案,均是能够实现本申请技术目的的技术方案,添加完助剂后在转速300rpm的条件下继续球磨5h,得到含有助剂的浆料,添加助剂步骤结束,含有助剂的浆料置于5rpm的搅拌桶中保持浆料不凝固,直到下一步使用时取出。需要说明的是,球磨转速在150~450rpm、球磨时间在2~10h 区间范围,搅拌桶的搅拌速度在5~20rpm区间范围内的技术方案,均是能够实现本申请发明目的的技术方案,另外需要说明的是,添加助剂步骤结束后进行与实施例20一样的喷雾造粒步骤即可得到本实施例的一种红色钇稳定氧化锆造粒粉。
实施例22
一种红色钇稳定氧化锆造粒粉,本实施例与实施例20基本相同,区别仅在于,本实施例采用实施例1的红色色料与钇稳定氧化锆粉体共混制作得到红色钇稳定氧化锆造粒粉,本实施例采用的制作工艺、工艺参数均与实施例20一致,本实施例得到的一种红色钇稳定氧化锆造粒粉同样更加适宜于采用注塑成型工艺制作陶瓷坯体。
实施例23
一种红色钇稳定氧化锆造粒粉,本实施例与实施例21基本相同,区别仅在于,本实施例采用实施例1的红色色料与钇稳定氧化锆粉体共混制作得到红色钇稳定氧化锆造粒粉,本实施例采用的制作工艺、工艺参数均与实施例21一致,本实施例得到的一种红色钇稳定氧化锆造粒粉更加适宜于采用干压工艺制作陶瓷坯体。
实施例24
一种红色钇稳定氧化锆陶瓷制品,本实施例使用实施例21的红色钇稳定氧化锆造粒粉作为原料,采用干压成型工艺烧结制作得到一种红色钇稳定氧化锆陶瓷坯体,再经过机加工,即可得到本实施例的一种红色钇稳定氧化锆陶瓷制品,其中,机加工具体包括CNC加工步骤和抛光步骤。
本实施例的红色钇稳定氧化锆陶瓷制品的制作过程具体包括以下步骤:
干压成型:将实施例21的红色钇稳定氧化锆造粒粉置于设计好的干压模具内,压制成型,得到生坯,具体的本申请的成型压力为100Mpa,保压时间为30s,在其他实施例中,成型压力可以为20~150Mpa,保压时间可以为10~60s,这些加工参数的简单改变,均是能够实现本申请发明目的的技术方案;
烧结:将成型好的生坯置于烧结炉中烧结,本实施例烧结温度1400℃,保温时间0.6h,烧结气氛为空气氛,烧结后得到红色钇稳定氧化锆陶瓷坯体,再经过CNC加工和抛光,即可得到本实施例的一种红色钇稳定氧化锆陶瓷制品,在其他实施例中,烧结温度可以为1350~1550℃,保温时间可以为0.5~8h,烧结气氛可以为空气氛、氮气氛或真空,这些加工参数的简单改变,均是能够实现本申请发明目的的技术方案。
实施例25
一种红色钇稳定氧化锆陶瓷制品,本实施例红色钇稳定氧化锆陶瓷制品采用实施例20红色钇稳定氧化锆造粒粉作为原料并采用注塑成型工艺烧结制作得到红色钇稳定氧化锆陶瓷坯体,再经过机加工,即可得到本实施例的一种红色钇稳定氧化锆陶瓷制品,其中,机加工具体包括CNC加工步骤和抛光步骤。
本实施例的红色钇稳定氧化锆陶瓷制品的制作过程具体包括以下步骤:
前处理:按照实施例20的步骤方法和材料比例制作得到没有添加聚乙烯醇胶水作为助剂的得到的红色钇稳定氧化锆造粒粉;
密炼:将粘接剂、增塑剂、润滑剂、交联剂等加入至油浴恒温设备中混炼熔化,本实施例加热温度为100℃,熔炼时间为4h,在其他实施例中,加热温度可以为50~150℃,熔炼时间可以为0.5~8h,这些加工参数的简单改变,均是能够实现本申请发明目的的技术方案;后分批加入经过前处理的红色钇稳定氧化锆造粒粉,直到达到预期的固含量55%,在其他实施例中预期的固含量可以为50~80%的任一数值,混炼熔化混合均匀后添加到密炼设备中充分剪切、挤压,待物料均匀后,得到颗粒状注塑喂料;
注塑:将注塑喂料加入到注塑机内融解,在注塑模具内成型,得到陶瓷生坯,本实施例中压注塑力为100T,注塑速度为15s,溶胶温度150℃,模具温度为150℃,射胶时间为5s,冷却时间为10s,其他实施例中,压注塑力可以为20~200T,注塑速度可以为3~20s,融胶温度可以为50~200℃,模具温度可以为50~250℃,射胶时间可以为1~15s,冷却时间可以为1~12s,这些加工参数的简单改变,均是能够实现本申请发明目的的技术方案;
脱脂:本实施例采用热脱脂技术脱脂,总脱脂时间为20h,脱脂温度为350℃,在其他实施例中,总脱脂时间可以为12~24h,脱脂温度可以为300~450℃,这些加工参数的简单改变,均是能够实现本申请发明目的的技术方案,在其他实施例中,还可以采用酸脱脂技术进行脱胶;排胶、烧结:本实施例中排胶温度为400℃,排胶时间8h,烧结温度1350℃,烧结时间6h,得到红色钇稳定氧化锆陶瓷坯体,再经过机加工和抛光最终得到本实施例的红色钇稳定氧化锆陶瓷制品,在其他实施例中,排胶温度可以为400~600℃,排胶时间可以为4~12h,烧结温度可以为1350~1550℃,烧结时间可以为2~6h,这些加工参数的简单改变,均是能够实现本申请发明目的的技术方案。
实施例26
一种红色钇稳定氧化锆陶瓷制品,本实施例与实施例24基本相同,其不同仅在于,本实施例采用实施例23的一种红色钇稳定氧化锆造粒粉作为原料制作得到,本实施例的制作方法、工艺参数选用与实施例24一致。
实施例27
一种红色钇稳定氧化锆陶瓷制品,本实施例与实施例25基本相同,其不同仅在于,本实施例采用实施例22的一种红色钇稳定氧化锆造粒粉作为原料制作得到,本实施例的制作方法、工艺参数选用与实施例25一致。
对比例1
一种红色钇稳定氧化锆陶瓷制品,本实施例与实施例25基本相同,其不同仅在于,本实施例采用钴铁红与钇稳定氧化锆陶瓷粉体采用实施例20的制作方法制作得到红色钇稳定氧化锆造粒粉,红色钇稳定氧化锆造粒粉的制作工艺参数选用与实施例20一致,本实施例的红色钇稳定氧化锆陶瓷制品的制作方法、工艺参数选用与实施例25一致。
对比例2
一种红色钇稳定氧化锆陶瓷制品,本实施例与实施例24基本相同,其不同仅在于,本实施例采用硅铁红与钇稳定氧化锆陶瓷粉体采用实施例21的制作方法制作得到红色钇稳定氧化锆造粒粉,红色钇稳定氧化锆造粒粉的制作工艺参数选用与实施例21一致,本实施例的红色钇稳定氧化锆陶瓷制品的制作方法、工艺参数选用与实施例24一致。
将实施例24-27与对比例1、对比例2进行性能测试,得到的性能参数表如下:
表6
项目 | 抗弯强度 | 韧性 | 维氏硬度 | 密度 |
实施例24 | 929MPa | 8.3Mpa·m<sup>1/2</sup> | 1036 | 5.95g/cm<sup>3</sup> |
实施例25 | 1099Mpa | 6.5Mpa·m<sup>1/2</sup> | 1199 | 6.02g/cm<sup>3</sup> |
实施例26 | 931Mpa | 8.1Mpa·m<sup>1/2</sup> | 1037 | 5.97g/cm<sup>3</sup> |
实施例27 | 1103Mpa | 6.6Mpa·m<sup>1/2</sup> | 1197 | 6.01g/cm<sup>3</sup> |
对比例1 | 937Mpa | 7.9Mpa·m<sup>1/2</sup> | 1033 | 5.98g/cm<sup>3</sup> |
对比例2 | 1101Mpa | 6.7Mpa·m<sup>1/2</sup> | 1198 | 6.02g/cm<sup>3</sup> |
将实施例24-27的颜色用色度表示,如下表:
表7
项目 | R | G | B |
实施例24 | 234 | 24 | 0 |
实施例25 | 236 | 22 | 0 |
实施例26 | 204 | 51 | 0 |
实施例27 | 208 | 53 | 0 |
对比例1 | 255 | 0 | 102 |
对比例2 | 257 | 0 | 103 |
由表6可以知道,本申请方案得到的红色钇稳定氧化锆陶瓷制品,强度高、硬度好,抗弯强度高且韧性好。
由表7中实施例24、实施例26与对比例2的对比,实施例25、实施例27与对比例1 的对比可以知道,采用本申请的红色色料,制作得到的红色钇稳定氧化锆陶瓷制品色泽更为鲜艳,不会出现偏暗的情况,申请人认为这是因为本申请红色色料中显色物质的配方分子式能够形成多种显色良好的钙钛矿结构导致的。
由表7中实施例24与实施例26的对比、实施例25与实施例27的对比可以知道,采用异相包裹技术处理过的红色色料,制作得到的红色钇稳定氧化锆陶瓷制品色泽更为靓丽,不会出现偏淡的情况,申请人推测这是由于经过异相包裹技术处理后的红色色料在高温烧结条件下不易挥发导致的。
以上均为本申请的较佳实施例,并非依此限制本申请的保护范围,故:凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (23)
1. 一种氧化锆陶瓷用红色色料,其特征在于,所述色料至少包括有显色物质,所述显色物质是按照以下配料分子式复配制得的粉体:
xABO3+yR2O3+zC
其中,A代表:Ba、Fe、Ca、Mg、Cu、Zn、Sr、Li、K中的一种或者多种;
B代表:Ti、Sn、Se、Co、Ta、Nb中的一种或者多种;
R代表稀土元素Y、Ho、Dy、Er、Nd、La、Sm中的一种或者多种;
C代表MnO2、Al2O3、Cr2O3、CaF2中的一种或多种;
其中,x=0.1~1mol;y=0.01~0.2mol;z=0.01~0.3mol;
当A为Ba、Fe、Ca、Mg、Cu、Zn、Sr中的一种或多种组合时,B为Ti、Sn、Se、Co中的一种或者多种组合;
当A为Li或K的一种或两种组合时,B为Ta或Nb中的一种或两种组合。
2.一种氧化锆陶瓷用红色色料的制作方法,其特征在于;
使用异相包裹技术将如权利要求1所述的显色物质包覆上高温相包覆层;
其中,所述异相包裹技术具体步骤包括:
双性表面活性剂的添加:将显色物质加入到含有双性表面活性剂的水溶液中,搅拌使添加的双性表面活性剂与显色物质结合;
异相包裹物的添加:待添加的双性表面活性剂与显色物质结合后,继续添加异相包裹物,并继续搅拌至所添加的异相包裹物包覆在双性表面活性剂外形成包覆层,进而形成具有包覆层的显色物质,并与水形成浑浊液;
烘干、煅烧:将浑浊液烘干后煅烧, 得到具有高温相包覆层的显色物质。
3.根据权利要求2所述的一种氧化锆陶瓷用红色色料的制作方法,其特征在于:所述双性表面活性剂的添加步骤的搅拌时间2~4h,搅拌速度为60~240rpm。
4.根据权利要求2所述的一种氧化锆陶瓷用红色色料的制作方法,其特征在于:所述异相包裹物是硝化物、氯化物或有机硅中的一种或多种,所述硝化物为Zr(NO3)4,所述氯化物为AlCl3,所述有机硅为氨基硅烷。
5.根据权利要求2所述的一种氧化锆陶瓷用红色色料的制作方法,其特征在于:所述异相包裹物添加步骤的搅拌时长为1~4h,搅拌速度:60~240rpm。
6.根据权利要求2所述的一种氧化锆陶瓷用红色色料的制作方法,其特征在于:所述烘干温度为100~250℃,烘干时间为4~12h。
7.根据权利要求2所述的一种氧化锆陶瓷用红色色料的制作方法,其特征在于:所述煅烧温度为500~1000℃,煅烧时间1~3H。
8.根据权利要求2所述的一种氧化锆陶瓷用红色色料的制作方法,其特征在于:所述高温相包覆层由SiO2、ZrO2、ZrSiO4、Al2O3中的一种或多种组成。
9.根据权利要求2所述的氧化锆陶瓷用红色色料的制作方法,其特征在于:所述双性表面活性剂为卵磷脂。
10.根据权利要求2所述的一种氧化锆陶瓷用红色色料的制作方法,其特征在于:所述双性表面活性剂添加量占加入显色物质质量的0.1~1.5%。
11.根据权利要求2-10所述的任一一种氧化锆陶瓷用红色色料的制作方法,其特征在于,包括以下制备步骤:
预处理,将制作显色物质的氧化物原料进行除杂、煅烧和研磨;
配料、球磨混合、干燥,将经过预处理的氧化物原料按照配方分子式进行配料后,投入球磨机中进行球磨,球磨完成后进行干燥处理;
粉体前处理:将干燥处理后的粉体进行煅烧、煅烧后进行粉碎,粉碎后过筛得到显色物质;
异相包裹,使用异相包裹技术将显色物质包覆上高温相包覆层,得到具有高温相包覆层的显色物质;
粉体后处理,将具有高温相包覆层的显色物质粉碎后过筛得到所述红色色料。
12.根据权利要求11所述的一种氧化锆陶瓷用红色色料的制作方法,其特征在于,配料、球磨混合、干燥步骤中具体操作及参数如下:
按经过预处理的氧化物原料按照配方分子式进行称量配料,然后将经过配料的氧化物原料与纯水按照1:(1~5)的质量比在球磨机中进行混合,并加入分散剂;
在球磨机中加入Ø5.0mm锆球,锆球与氧化物原料的质量比为(3~10):1,球磨机转速150~450rpm,球磨时间1~8h;
球磨完成后出料置于托盘内烘干,烘干温度100~250℃,时间5~15h。
13.根据权利要求12所述的一种氧化锆陶瓷用红色色料的制作方法,其特征在于:所述分散剂为聚丙烯酸铵。
14.根据权利要求12所述的一种氧化锆陶瓷用红色色料的制作方法,其特征在于:加入所述分散剂质量为氧化物原料质量的0.1~1%。
15.根据权利要求12所述的一种氧化锆陶瓷用红色色料的制作方法,其特征在于,粉体前处理步骤中具体操作及操作参数如下:将烘干的粉料置于氧化铝匣钵内,置于烧结炉中煅烧,烧结温度为1000~1400℃,保温时间1~8h;煅烧完成后置于粉碎机中粉碎,粉碎后过400目筛,取小于400目的粉体备用。
16.根据权利要求12所述的一种氧化锆陶瓷用红色色料的制作方法,其特征在于,粉体后处理步骤中具体操作及操作参数如下:将具有高温相包覆层的显色物质经过粉碎机粉碎后过400目筛,得到小于400目的粉体即为所述红色色料。
17.一种红色钇稳定氧化锆造粒粉,其特征在于:使用如权利要求1所述的红色色料与钇稳定氧化锆粉体进行球磨混合,得到浆料干燥后即得红色钇稳定氧化锆造粒粉。
18.根据权利要求17所述的一种红色钇稳定氧化锆造粒粉,其特征在于,所述红色钇稳定氧化锆造粒粉具体制备过程如下:
配料:称取白色钇稳定氧化锆粉体与红色色料放入球磨罐中,红色色料添加量占钇稳定氧化锆粉体质量的2~10%,得到混合粉体;
球磨混合:在球磨罐中加入纯水,混合粉体与纯水的质量比为1:(1~5),按照混合粉体重量的0.1~1.2%加入分散剂。
19.根据权利要求18所述的一种红色钇稳定氧化锆造粒粉,其特征在于:所述分散剂为聚丙烯酸铵,在球磨机中加入Ø5.0mm锆球,锆球与氧化物原料的质量比为(3~10):1,将球磨罐置于球磨机上,转速150~450rpm,球磨时间1~8h,得到浆料;
喷雾造粒:将浆料使用喷雾干燥塔造粒,得到氧化锆红色陶瓷造粒粉。
20.根据权利要求18所述的一种红色钇稳定氧化锆造粒粉,其特征在于,喷塔进料温度150~250℃,出料温度控制在90~130℃。
21.根据权利要求18所述的一种红色钇稳定氧化锆造粒粉,其特征在于,在喷雾造粒步骤前还有添加助剂步骤:在球磨混合后得到的浆料中加入质量分数为5~10%的聚乙烯醇胶水作为助剂,其中的有效成分聚乙烯醇含量占混合粉体重量的1~5%,添加完助剂后在转速150~450rpm的条件下继续球磨2~10h,得到含有助剂的浆料。
22.一种红色钇稳定氧化锆陶瓷坯体,其特征在于:使用如权利要求17或18所述的一种红色钇稳定氧化锆造粒粉烧结制得。
23.一种红色钇稳定氧化锆陶瓷制品,其特征在于:使用如权利要求22所述的红色钇稳定氧化锆陶瓷坯体加工得到。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011639464.9A CN112940535B (zh) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 一种氧化锆陶瓷用红色色料、其制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011639464.9A CN112940535B (zh) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 一种氧化锆陶瓷用红色色料、其制备方法及其应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112940535A CN112940535A (zh) | 2021-06-11 |
CN112940535B true CN112940535B (zh) | 2022-07-19 |
Family
ID=76235008
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011639464.9A Active CN112940535B (zh) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 一种氧化锆陶瓷用红色色料、其制备方法及其应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112940535B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113480309B (zh) * | 2021-08-03 | 2022-07-12 | 无锡乾鹏医疗科技有限公司 | 一种红色氧化锆陶瓷及其制备方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9702923D0 (en) * | 1996-02-15 | 1997-04-02 | Jp Agency Of Ind Science And | Heat-resistant inorganic pigment and process for producing the same |
CN101508562A (zh) * | 2009-04-07 | 2009-08-19 | 广东东方锆业科技股份有限公司 | 增韧氧化铝结构陶瓷材料及其制备方法 |
CN107138161A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-09-08 | 上海友兰科技有限公司 | 一种掺杂黑色二氧化钛的制备方法 |
CN108484162A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-09-04 | 陕西科技大学 | 黄色氧化锆陶瓷的制备方法 |
CN110183223A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-08-30 | 深圳市丁鼎陶瓷科技有限公司 | 一种透明陶瓷的制备方法 |
CN110204327A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-09-06 | 深圳市丁鼎陶瓷科技有限公司 | 彩色透明陶瓷及其制备方法 |
-
2020
- 2020-12-31 CN CN202011639464.9A patent/CN112940535B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9702923D0 (en) * | 1996-02-15 | 1997-04-02 | Jp Agency Of Ind Science And | Heat-resistant inorganic pigment and process for producing the same |
CN101508562A (zh) * | 2009-04-07 | 2009-08-19 | 广东东方锆业科技股份有限公司 | 增韧氧化铝结构陶瓷材料及其制备方法 |
CN107138161A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-09-08 | 上海友兰科技有限公司 | 一种掺杂黑色二氧化钛的制备方法 |
CN108484162A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-09-04 | 陕西科技大学 | 黄色氧化锆陶瓷的制备方法 |
CN110183223A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-08-30 | 深圳市丁鼎陶瓷科技有限公司 | 一种透明陶瓷的制备方法 |
CN110204327A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-09-06 | 深圳市丁鼎陶瓷科技有限公司 | 彩色透明陶瓷及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112940535A (zh) | 2021-06-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112456802B (zh) | 可形成晶花的巨晶颗粒、干粒组合、陶瓷用颗粒、陶瓷及陶瓷的制备方法 | |
CN101862226B (zh) | 氧化锆陶瓷义齿坯体的制作方法 | |
CN104446457A (zh) | 一种改性氧化锆陶瓷材料及其应用 | |
CN102992778B (zh) | 一种具有玉石质地的精密陶瓷及其制作方法 | |
CN112500159B (zh) | 高韧性高强度黑色氧化锆陶瓷材料的制备方法 | |
CN108911742B (zh) | 匣钵高抗腐蚀性涂层及其使用方法 | |
CN107266977A (zh) | 一种抗菌功能墨水及其制备方法和应用 | |
CN110092644B (zh) | 氧化铍陶瓷注射成型方法 | |
CN111018515A (zh) | 靶材的制造方法和靶材 | |
CN101234888B (zh) | 一种仿天然石材瓷砖及其制造方法 | |
CN107021769B (zh) | 一种纳米稀土氧化物合金陶瓷的制备方法 | |
CN112940535B (zh) | 一种氧化锆陶瓷用红色色料、其制备方法及其应用 | |
CN112679209A (zh) | 黑色氧化锆陶瓷材料的制备方法 | |
CN103342539A (zh) | 一种制作紫砂制品的钦泥泥料及其制备方法 | |
CN106431360A (zh) | 一种用于齿科修复体的材料及制备齿科修复体的方法 | |
CN105645782B (zh) | 用于多晶硅铸锭的高效免喷涂熔融石英坩埚的制造方法 | |
KR20180026041A (ko) | 부정형 문양의 도자기 제조방법 | |
CN106431458A (zh) | 提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法 | |
CN106518088A (zh) | 一种高性能氮化硅密封环的制备方法 | |
CN108689691A (zh) | 一种养生抗菌坭兴陶制品及其加工方法 | |
JPH04193760A (ja) | 着色透光性アルミナ焼結体及びその製造方法 | |
CN107265863A (zh) | 一种具有铁红金圈釉层的青瓷及其制备方法 | |
CN107382311A (zh) | 一种陶瓷器件的制备方法 | |
CN106278308B (zh) | 一种添加富镁尖晶石微粉制备氧化锆质定径水口的方法 | |
CN107556058B (zh) | 一种绞花瓷的制作工艺 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |