CN113929455B - 一种黑色氧化锆陶瓷及其制备方法 - Google Patents

一种黑色氧化锆陶瓷及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113929455B
CN113929455B CN202111416269.4A CN202111416269A CN113929455B CN 113929455 B CN113929455 B CN 113929455B CN 202111416269 A CN202111416269 A CN 202111416269A CN 113929455 B CN113929455 B CN 113929455B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ceramic
black zirconia
black
niobium oxide
zirconia ceramic
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
Application number
CN202111416269.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113929455A (zh
Inventor
包金小
叶文峰
王青春
李炎
张永和
阮飞
谢敏
周芬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Inner Mongolia University of Science and Technology
Original Assignee
Inner Mongolia University of Science and Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inner Mongolia University of Science and Technology filed Critical Inner Mongolia University of Science and Technology
Priority to CN202111416269.4A priority Critical patent/CN113929455B/zh
Publication of CN113929455A publication Critical patent/CN113929455A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113929455B publication Critical patent/CN113929455B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3251—Niobium oxides, niobates, tantalum oxides, tantalates, 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
    • C04B2235/65—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
    • C04B2235/6582—Hydrogen containing atmosphere
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明属于陶瓷技术领域。本发明提供了一种黑色氧化锆陶瓷，以氧化铌、氧化锆、无水乙醇和水为原料制备得到。本发明提供的陶瓷没有添加表面着色剂，而是采用了氧化铌的还原性得到了黑色陶瓷。氧化铌在还原过程中形成F+色心，吸收可见光，氧空位的浓度和F+色心的浓度随着铌离子浓度的增加而增加，可见光吸收强度也随着F+色心浓度的增加而增强。本发明还提供了黑色氧化锆陶瓷的制备方法，本发明通过对氧化铌、氧化锆、无水乙醇和水的混合浆料进行球磨处理，得到浆料，依次进行烘干、成型、包装、压制和还原气氛烧结，可得到黑色氧化锆陶瓷。本发明提供的黑色氧化锆陶瓷颜色分布均匀，机械性能优良。

Description

一种黑色氧化锆陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷技术领域，尤其涉及一种黑色氧化锆陶瓷及其制备方法。
背景技术
在所有的陶瓷材料中，氧化锆特有的马氏体相变使得其成为复合材料中性能优异的增强剂。彩色氧化锆陶瓷表面具有色彩鲜艳、金属光泽度较高、不与皮肤产生过敏反应等特点。目前彩色氧化锆的颜色丰富多彩，主要以黑色和白色为主，但是大多数的陶瓷材料使用表面着色剂，这一类着色剂在高温下容易分解而导致致色效果差、色彩鲜艳度较低；在选择原材料时，如果避免使用传统的高能染料，陶瓷的着色效果会出现大幅度的降低，影响氧化锆陶瓷的使用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种黑色氧化锆陶瓷及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种黑色氧化锆陶瓷，由包含下列质量份的原料制备得到：
氧化铌5～55份、氧化锆945～995份、无水乙醇2.85～5.25份、水950～2450份。
本发明还提供了所述陶瓷的制备方法，包含下列步骤：
(1)将原料球磨得到浆料；
(2)将浆料顺次进行烘干、成型、包装和压制得到生坯陶瓷；
(3)在还原气氛中，将生坯陶瓷烧结即得所述黑色氧化锆陶瓷。
作为优选，所述步骤(1)中球磨的转速为2000～2800rpm，所述球磨的时间为20～24h。
作为优选，所述步骤(1)中浆料的粒径小于等于80nm。
作为优选，所述步骤(2)中烘干的温度为70～90℃，所述烘干的时间为22～26h。
作为优选，所述步骤(2)中成型的压力为6～8MPa，所述成型的保压时间为40～60s。
作为优选，所述步骤(2)中包装的抽气速率为5～6L/s，所述包装的抽气时间为30～45s，所述包装的真空度小于等于0.133KPa。
作为优选，所述步骤(2)中压制的压力为210～230MPa，所述压制的保压时间为80～100s。
作为优选，所述步骤(3)中还原气氛为氢气。
作为优选，所述步骤(3)中烧结的温度为1400～1500℃，所述烧结的时间为2～4h。
本发明提供了一种黑色氧化锆陶瓷，以氧化铌、氧化锆、无水乙醇和水为原料制备得到。本发明提供的陶瓷没有添加表面着色剂，而是采用了氧化铌的还原性得到了黑色陶瓷。本发明中氧化铌在还原过程中形成F+色心，吸收可见光，氧空位的浓度和F+色心的浓度随着铌离子浓度的增加而增加，可见光吸收强度也随着F+色心浓度的增加而增强。所以本发明中采用了氧化铌制备出了高色彩鲜艳度的黑色陶瓷。
本发明还提供了黑色氧化锆陶瓷的制备方法，本发明通过对氧化铌、氧化锆、无水乙醇和水的混合浆料进行球磨处理，得到浆料，依次进行烘干、成型、包装、压制和还原气氛烧结，可得到黑色氧化锆陶瓷。本发明与传统着色剂混合成色方式不同，烧结过程的主要目的是把颗粒系统烧结成为一个致密的晶体，是向低能状态过渡。因此烧结前，颗粒系统具有的过剩的表面能越高，这个过渡过程就越容易，它的烧结活性就越大，颜色也越均匀。本发明提供的黑色氧化锆陶瓷颜色分布均匀，机械性能优良，陶瓷的L*值氛围为42.99～45.17，a*值范围为-0.02～0.16，b*值范围为-0.7～-0.32，硬度为8.12～13.43MPa，韧性达到了7.3～14.2MPa/m1/2。
附图说明
图1为实施例1制备陶瓷的紫外光谱图；
图2为实施例2制备陶瓷的XRD衍射检测图；
图3为实施例3制备陶瓷的场发射扫描电镜检测图；
图4为实施例4制备陶瓷的Raman光谱检测图；
图5为实施例1～4制备陶瓷的实物图。
具体实施方式
本发明提供了一种黑色氧化锆陶瓷，由包含下列质量份的原料制备得到：
氧化铌5～55份、氧化锆945～995份、无水乙醇2.85～5.25份、水950～2450份。
在本发明中，所述氧化铌为5～55份，优选为15～45份，更优选为25～35份。
在本发明中，所述氧化锆为945～995份，优选为955～985份，更优选为965～975份。
在本发明中，所述无水乙醇为2.85～5.25份，优选为3.05～5.05份，更优选为3.55～4.55份。
在本发明中，所述水为950～2450份，优选为1250～2150份，更优选为1650～1750份。
本发明还提供了所述陶瓷的制备方法，包含下列步骤：
(1)将原料球磨得到浆料；
(2)将浆料顺次进行烘干、成型、包装和压制得到生坯陶瓷；
(3)在还原气氛中，将生坯陶瓷烧结即得所述黑色氧化锆陶瓷。
在本发明中，所述步骤(1)中球磨的转速优选为2000～2800rpm，进一步优选为2100～2700rpm，更优选为2300～2500rpm；所述球磨的时间优选为20～24h，进一步优选为21～23h，更优选为21.5～22.5h。
在本发明中，所述球磨的球磨体优选为氧化锆珠，所述氧化锆珠优选包含大珠、中珠和小珠；所述小珠的粒径优选大于等于0.2cm且小于0.4cm，更优选大于等于0.25cm且小于等于0.35cm，所述中珠的粒径优选大于等于0.4cm且小于0.6cm，更优选大于等于0.45cm且小于等于0.55cm；所述大珠的粒径优选大于等于0.6cm且小于等于0.8cm，更优选大于等于0.65cm且小于等于0.75cm；所述小珠、中珠和大珠的质量比优选为2.5～3.5：3.5～4.5：2.5～3.5，更优选为2.8～3.2：3.8～4.2：2.8～3.2。
在本发明中，所述球磨的球料比优选为1：2.5～3.5，进一步优选为1：2.6～3.4，更优选为1：2.8～3.2。
在本发明中，所述步骤(1)中浆料的粒径优选小于等于80nm，进一步优选小于等于70nm，更优选小于等于60nm。
在本发明中，所述步骤(2)中烘干的温度优选为70～90℃，进一步优选为75～85℃，更优选为78～82℃；所述烘干的时间优选为22～26h，进一步优选为23～25h，更优选为23.5～24.5h。
在本发明中，将浆料烘干后得到粉体，所述粉体的粒径优选小于等于80目，进一步优选小于等于100目，更优选小于等于120目。
在本发明中，所述步骤(2)中成型的压力优选为6～8MPa，进一步优选为6.4～7.6MPa，更优选为6.8～7.2MPa；所述成型的保压时间优选为40～60s，进一步优选为45～55s，更优选为48～52s。
在本发明中，所述步骤(2)中包装的抽气速率优选为5～6L/s，进一步优选为5.2～5.8L/s，更优选为5.4～5.6L/s；所述包装的抽气时间优选为30～45s，进一步优选为35～40s，更优选为37～38s；所述包装的真空度优选小于等于0.133KPa，进一步优选小于等于0.12KPa，更优选小于等于0.11KPa。
在本发明中，所述包装确保成型件与静压机内部的液体隔离，保护成型件不被污染和侵蚀，避免对陶瓷造成不可挽回的影响。
在本发明中，所述步骤(2)中压制的压力优选为210～230MPa，进一步优选为215～225MPa，更优选为218～222MPa；所述压制的保压时间优选为80～100s，进一步优选为85～95s，更优选为88～92s。
在本发明中，所述步骤(3)中还原气氛优选为氢气。
在本发明中，所述步骤(3)中烧结的温度优选为1400～1500℃，进一步优选为1420～1480℃，更优选为1440～1460℃；所述烧结的时间优选为2～4h，进一步优选为2.4～3.6h，更优选为2.8～3.2h。
在本发明中，将氧化铌固溶于氧化锆的晶格中，使得氧化锆四方相结构趋于稳定，得到了具有单一四方相结构的黑色氧化锆陶瓷。
在本发明中，当氧化铌的质量与氧化铌和氧化锆质量和的比值大于等于0.005且小于0.015时，黑色氧化锆陶瓷的L*值范围优选为44.71～45.17，进一步优选为44.81～45.01，更优选为44.85～44.97；a*值范围优选为0.12～0.16，进一步优选为0.13～0.15，更优选为0.135～0.145；b*值范围优选为-0.4～-0.32，进一步优选为-0.39～-0.33，更优选为-0.38～-0.34。
在本发明中，当氧化铌的质量与氧化铌和氧化锆质量和的比值大于等于0.015且小于0.025时，黑色氧化锆陶瓷的L*值范围优选为44.42～45.17，进一步优选为44.6～45.1，更优选为44.8～45.0；a*值范围优选为-0.02～0.16，进一步优选为-0.01～0.15，更优选为0.11～0.14；b*值范围优选为-0.7～-0.32，进一步优选为-0.6～-0.4，更优选为-0.55～-0.45。
在本发明中，当氧化铌的质量与氧化铌和氧化锆质量和的比值大于等于0.025且小于0.035时，黑色氧化锆陶瓷的L*值范围优选为42.99～44.42，进一步优选为43.3～44.1，更优选为43.6～43.8；a*值范围优选为-0.02～0.15，进一步优选为0.05～0.1，更优选为0.06～0.09；b*值范围优选为-0.7～-0.38，进一步优选为-0.6～-0.4，更优选为-0.55～-0.45。
在本发明中，当氧化铌的质量与氧化铌和氧化锆质量和的比值大于等于0.035且小于等于0.055时，黑色氧化锆陶瓷的L*值范围优选为42.99～44.40，进一步优选为43.4～44.0，更优选为43.6～43.8；a*值范围优选为-0.02～0.12，进一步优选为0.05～0.07，更优选为0.055～0.065；b*值范围优选为-0.7～-0.4，进一步优选为-0.6～-0.5，更优选为-0.58～-0.52。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
取10份氧化铌，990份氧化锆，4份无水乙醇和1000份的水混合，控制球料比为1：3，氧化锆珠中大珠、中珠和小珠的质量比为3：4：3，大珠的的粒径为0.7cm，中珠的粒径为0.5cm，小珠的粒径为0.3cm。在2400rpm转速下球磨24h得到浆料，浆料的粒径为70nm。将浆料在80℃下烘干24h，得到粉体，粉体全部过80目筛；将过筛的粉体在8MP下保压60s成型，然后用真空包装机进行包装，抽气速率为5.5L/s，抽气时间为40s，包装的真空度为0.12KPa；然后使用冷等静压机进行压制，在220MPa的压力下保压90s进行致密处理获得生坯陶瓷。
将生坯陶瓷制品拆开包装，置于气氛烧结炉中，在氢气氛围中进行烧结，在1450℃下烧结3h，自然冷却至室温获得黑色氧化锆陶瓷。
将本实施例制备的黑色氧化锆陶瓷随机分为十组，每组中陶瓷的数量为十片，对每个陶瓷进行色度值测试，汇总结果，记录在表1中；将陶瓷进行机械性能测试，结果记录在表2中。
将本实施例制备的陶瓷进行紫外光谱分析，结果如图1所示。从图中可以看出，在可见光范围内，经氢气烧结后样品具有低的反射率，在200～800nm区域内反射率皆小于20％。通常呈黑色的物体是较好的热吸收体，较易吸收各种波长的光。这表明，在可见光范围内，且发生了光的全吸收，导致观察到的颜色为黑色。
实施例2
取20份氧化铌，980份氧化锆，4.5份无水乙醇和1500份的水混合，控制球料比为1：2.5，氧化锆珠中大珠、中珠和小珠的质量比为3：4：3，大珠的的粒径为0.7cm，中珠的粒径为0.5cm，小珠的粒径为0.3cm。在2000rpm转速下球磨24h得到浆料，浆料的粒径为80nm。将浆料在70℃下烘干24h，得到粉体，粉体全部过100目筛；将过筛的粉体在7MP下保压50s成型，然后用真空包装机进行包装，抽气速率为6L/s，抽气时间为35s，包装的真空度为0.13KPa；然后使用冷等静压机进行压制，在230MPa的压力下保压100s进行致密处理获得生坯陶瓷。
将生坯陶瓷制品拆开包装，置于气氛烧结炉中，在氢气氛围中进行烧结，在1500℃下烧结2.5h，自然冷却至室温获得黑色氧化锆陶瓷。
将本实施例制备的黑色氧化锆陶瓷随机分为十组，每组中陶瓷的数量为十片，对每个陶瓷进行色度值测试，汇总结果，记录在表1中；将陶瓷进行机械性能测试，结果记录在表2中。
将本实施例制备得到的陶瓷进行XRD衍射检测，结果如图2所示，从图中可以看出，在30°、35°、50°和75°处出现四方相的特征峰111、002、200、220、022、004和400，说明氧化锆的结晶相以稳定的四方相存在。这表明在一定的范围内增加Nb的含量对黑色氧化锆陶瓷的物相结构影响较小。从晶体稳定性看，相互代替的离子尺寸越相近，相互置换的离子类型相同，取代前后离子周围离子间键性相近，Nb5+和Zr4+两种离子皆满足以上条件，固溶体越稳定，相变越不容易产生。随着Nb2O5含量增加，衍射峰的强度随着降低，晶体的结晶度也随着下降。
实施例3
取30份氧化铌，970份氧化锆，5份无水乙醇和1800份的水混合，控制球料比为1：3，氧化锆珠中大珠、中珠和小珠的质量比为3：4：3，大珠的的粒径为0.7cm，中珠的粒径为0.5cm，小珠的粒径为0.3cm。在2700rpm转速下球磨20h得到浆料，浆料的粒径为80nm。将浆料在90℃下烘干25h，得到粉体，粉体全部过80目筛；将过筛的粉体在8MP下保压60s成型，然后用真空包装机进行包装，抽气速率为5L/s，抽气时间为40s，包装的真空度为0.125KPa；然后使用冷等静压机进行压制，在210MPa的压力下保压83s进行致密处理获得生坯陶瓷。
将生坯陶瓷制品拆开包装，置于气氛烧结炉中，在氢气氛围中进行烧结，在1430℃下烧结3.6h，自然冷却至室温获得黑色氧化锆陶瓷。
将本实施例制备的黑色氧化锆陶瓷随机分为十组，每组中陶瓷的数量为十片，对每个陶瓷进行色度值测试，汇总结果，记录在表1中；将陶瓷进行机械性能测试，结果记录在表2中。
将本实施例制备得到的陶瓷进行场发射扫描电镜检测，检测结果如图3所示，从图中可以看出晶粒大小基本在0.13um～0.93um之间，平均晶粒尺寸为0.49。陶瓷表面有比较明显的气孔，且都是在晶界交汇处形成，其原因是原料中含有较多的纳米颗粒，纳米颗粒具有较低的熔点，为了促使晶核的产生，纳米颗粒会比微米颗粒先熔融，以致于晶体之间气孔未排完，表面就被封闭，气孔因此被包裹，等到微米颗粒熔融时，被包裹的气体受热就会从晶体晶界内部打开通道，形成圆形气孔，因此韧性较弱。
实施例4
取50份氧化铌，950份氧化锆，3份无水乙醇和2300份的水混合，控制球料比为1：2.5，氧化锆珠中大珠、中珠和小珠的质量比为3：4：3，大珠的的粒径为0.7cm，中珠的粒径为0.5cm，小珠的粒径为0.3cm。在2300rpm转速下球磨22h得到浆料，浆料的粒径为70nm。将浆料在80℃下烘干23h，得到粉体，粉体全部过90目筛；将过筛的粉体在7.5MP下保压46s成型，然后用真空包装机进行包装，抽气速率为6L/s，抽气时间为38s，包装的真空度为0.12KPa；然后使用冷等静压机进行压制，在220MPa的压力下保压98s进行致密处理获得生坯陶瓷。
将生坯陶瓷制品拆开包装，置于气氛烧结炉中，在氢气氛围中进行烧结，在1480℃下烧结2.9h，自然冷却至室温获得黑色氧化锆陶瓷。
将本实施例制备的黑色氧化锆陶瓷随机分为十组，每组中陶瓷的数量为十片，对每个陶瓷进行色度值测试，汇总结果，记录在表1中；将陶瓷进行机械性能测试，结果记录在表2中。
将本实施例制备得到的陶瓷进行Raman光谱检测，结果如图4所示，从图中可以看出，当氧化铌掺杂量为5％时，存在单斜相特征峰172、190、379和467，同时发现四方相特征峰，说明样品同时存在单斜相和少量四方相两种且单斜相为主晶相，此结果与XRD测试结果相吻合。
实施例1～4制备的黑色氧化锆陶瓷的实物图如图5所示，可以看出陶瓷呈现黑色，没有杂色出现。
表1实施例1～4制备黑色氧化锆陶瓷的色度值
实施例 L* a* b*
实施例1 44.71～45.17 0.12～0.16 -0.4～-0.32
实施例2 44.42～45.17 -0.02～0.16 -0.7～-0.32
实施例3 42.99～44.42 -0.02～0.15 -0.7～-0.38
实施例4 42.99～44.40 -0.02～0.12 -0.7～-0.40
表2实施例1～4制备黑色氧化锆陶瓷的机械性能
Figure BDA0003375416610000081
由以上实施例可知，本发明提供了一种黑色氧化锆陶瓷。本发明的成色机理决定了该陶瓷比其他颜色陶瓷优越，因为其他颜色陶瓷是采用着色剂粉体与白色氧化锆母料进行混合成色，而本发明是基于离子固溶置换原理，比变价离子原理制备的陶瓷更耐高温，颜色更纯更均匀，机械性能更好。本发明制备得到的黑色氧化锆陶瓷的力学性能优异，稳定性较好，不存在开裂现象；本发明无需添加其他染色剂即可获得着色稳定的黑色氧化锆陶瓷制品，不会对人体和环境造成损害，所制备的黑色氧化锆陶瓷致密，颜色均匀，结构单一稳定，机械性能优良，满足市场要求；并且本发明制备方法简单，周期短，重复性好，适合批量生产。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种黑色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，包含下列步骤：
(1)将原料球磨得到浆料；
(2)将浆料顺次进行烘干、成型、包装和压制得到生坯陶瓷；
(3)在还原气氛中，将生坯陶瓷烧结即得所述黑色氧化锆陶瓷；
所述黑色氧化锆陶瓷由下列质量份的原料制备得到：氧化铌5～55份、氧化锆945～995份、无水乙醇2.85～5.25份、水950～2450份；
所述步骤(2)中压制的压力为210～230MPa，所述压制的保压时间为80～100s；
所述步骤(3)中还原气氛为氢气，所述步骤(3)中烧结的温度为1400～1480℃，所述烧结的时间为2～4h。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中球磨的转速为2000～2800rpm，所述球磨的时间为20～24h。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中浆料的粒径小于等于80nm。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中烘干的温度为70～90℃，所述烘干的时间为22～26h。
5.如权利要求2或4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中成型的压力为6～8MPa，所述成型的保压时间为40～60s。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中包装的抽气速率为5～6L/s，所述包装的抽气时间为30～45s，所述包装的真空度小于等于0.133KPa。
CN202111416269.4A 2021-11-25 2021-11-25 一种黑色氧化锆陶瓷及其制备方法 Active CN113929455B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111416269.4A CN113929455B (zh) 2021-11-25 2021-11-25 一种黑色氧化锆陶瓷及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111416269.4A CN113929455B (zh) 2021-11-25 2021-11-25 一种黑色氧化锆陶瓷及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113929455A CN113929455A (zh) 2022-01-14
CN113929455B true CN113929455B (zh) 2022-10-21

Family

ID=79288467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111416269.4A Active CN113929455B (zh) 2021-11-25 2021-11-25 一种黑色氧化锆陶瓷及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113929455B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112280331A (zh) * 2020-10-30 2021-01-29 深圳陶陶科技有限公司 一种黑色氧化锆色料及陶瓷的制备方法
CN112778798A (zh) * 2020-12-31 2021-05-11 深圳市丁鼎陶瓷科技有限公司 一种黑色陶瓷色料、黑色氧化锆陶瓷粉体、黑色氧化锆陶瓷及其制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0551255A (ja) * 1991-08-23 1993-03-02 Toshiba Corp 装飾用セラミツクス部品
US7749931B2 (en) * 2006-02-13 2010-07-06 Fujifilm Corporation Ceramic optical parts and production methods thereof
CN107043254B (zh) * 2017-05-19 2019-06-21 内蒙古科技大学 一种黑色氧化锆陶瓷及其制备方法
CN108341668B (zh) * 2018-04-20 2020-04-21 内蒙古科技大学 一种黑色氧化锆陶瓷及其制备方法
CN112552041B (zh) * 2019-09-10 2021-11-12 比亚迪股份有限公司 制备氧化锆陶瓷的组合物、氧化锆陶瓷及其制备方法和应用
CN112537956B (zh) * 2019-09-23 2023-03-28 比亚迪股份有限公司 黑色氧化锆陶瓷及其制备方法和应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112280331A (zh) * 2020-10-30 2021-01-29 深圳陶陶科技有限公司 一种黑色氧化锆色料及陶瓷的制备方法
CN112778798A (zh) * 2020-12-31 2021-05-11 深圳市丁鼎陶瓷科技有限公司 一种黑色陶瓷色料、黑色氧化锆陶瓷粉体、黑色氧化锆陶瓷及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113929455A (zh) 2022-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lee et al. Solid‐state reactive sintering of transparent polycrystalline Nd: YAG ceramics
KR100794071B1 (ko) 핵연료 소결체의 제조 방법
CN114031376B (zh) 一种高硬度、细晶粒zta体系复相陶瓷材料的制备方法
CN108516820B (zh) 一种氧化铟锡靶材的短流程烧结工艺
CN109369183B (zh) 一种红外透明陶瓷材料及其制备方法
CN108640672A (zh) 一种镁铝尖晶石透明陶瓷的制备方法
CN112851342B (zh) 一种氧化锆陶瓷材料及其制备方法和应用
CN112500163A (zh) 一种高可见光透过率氧化钇透明陶瓷的制备方法
CN112299861A (zh) 一种AlON透明陶瓷伪烧结剂与应用及透明陶瓷的制备方法
CN108395220A (zh) 一种氧化铝-氧化锆耐磨复相陶瓷材料的制备方法
CN113943162A (zh) 一种α-SiAlON高熵透明陶瓷材料及其制备方法
US20140151913A1 (en) Cost effective y2o3 synthesis and related functional nanocomposites
CN113929455B (zh) 一种黑色氧化锆陶瓷及其制备方法
Shen et al. Preparation and study of the mechanical and optical properties of infrared transparent Y2O3–MgO composite ceramics
CN110563477B (zh) 一种原位生长氧化铝晶须增强补韧锆铝复合陶瓷材料的制备方法
CN115353389B (zh) Ho离子参杂倍半氧化物透明陶瓷及其制备方法
KR102048485B1 (ko) 고강도 투명 이트리아 소결체의 제조방법 및 그를 이용하여 제조된 이트리아 소결체
CN114349500A (zh) 一种中波红外透明氧化锆陶瓷材料及其制备方法
CN113045316B (zh) 一种可吸收紫外光的透明陶瓷材料及其制备方法
CN115010503A (zh) 一种氧化物透明陶瓷材料烧结助剂的使用方法
CN106083062B (zh) 一种用于超高温压痕仪器压头的陶瓷材料及其制备方法
CN108585878B (zh) 一种高硬度MgAlON透明陶瓷及其制备方法
CN113603475A (zh) 一种三价铬离子掺杂镁铝尖晶石透明陶瓷的制备方法
CN111592342A (zh) 一种氧化铝陶瓷粉料、氧化铝陶瓷及其制备方法
CN111704445A (zh) 一种宽光学透过域的高镁含量MgAlON透明陶瓷及其制备方法

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