着色工艺陶瓷体及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种新型着色陶瓷体。本发明还涉及一种形成这类着色陶瓷体的方 法。
【背景技术】
[0002] 技术陶瓷体在本领域现有技术中是已知的。工艺陶瓷体呈现多种性质，这些性质 使其适于各种不同的应用。更具体地，这样的性质是硬度、物理稳定性、极端耐热性以及化 学惰性，等等。
[0003] 在许多应用中，工艺陶瓷体被提供作为着色产品。工艺陶瓷体的着色产生了将工 艺陶瓷体的有利性质与特定颜色的美观性相结合的产品。颜色增加产品的价值的应用，或 换言之美观性非常重要的应用是与珠宝或者腕表相关联的应用。
[0004] 在DE2012304中描述了对工艺陶瓷体进行浸渍以获得产品的着色。根据该文献 的教导，通过使用着色剂重金属化合物的水溶液来浸渍模制件来获得着色陶瓷产品。模制 件由合适的陶瓷材料例如粘土和高岭来制备，所述陶瓷材料被成形加工成所需的形状，并 在800°C到1400°C范围的温度下热处理。模制件中不存在颜料，着色是在通过使用水溶液 来浸渍的阶段获得的。
[0005] 在W0 00/15580中，陶瓷的浸渍是针对这样的材料来描述，该材料包含作为主晶 格以固定二价或三价金属离子的尖晶石结构或金红石结构的非着色金属氧化物（Ti02、 Sn02、Zr02SZrSi0)。离子通过水溶液的浸渍而被引入并且允许对陶瓷体进行着色。并没 有给出用于预烧结、浸渍以及干燥的条件的指示。所有的实施例均关于通过Ti/Sb/Cr溶液 浸渍粘土并且产生黄赭色。
[0006] Faulkner和Schwartz(在"高性能颜料"中，Wiley-VCHVerlag股份有限公 司，2009)将基于铝酸盐的颜料描述为："钴与铝氧化物的结合，其以尖晶石型的化学计量 (AB204,其中A:Co,并且B:A1)结合，产生蓝色铝酸钴尖晶石"。可通过加入其他金属，例如 锌、镁、钛或锂来改变尖晶石的颜色。
[0007] 在WO2011/120181A1中描述了着色的氧化铝基不透明陶瓷的制备。添加选自铬、 钴、镍、锰、钒、钛和铁的金属的氧化物产生着色产品。在该文献中描述的优选的产品是由含 氧化铬的氧化铝制备的着红色的工艺陶瓷体。
【附图说明】
[0008] 图1是根据本发明对陶瓷体进行烧结后，"红色着色区域（a)和"蓝色着色 区域（b)的微观结构。
[0009] 图2是对根据本发明制备的陶瓷体进行烧结后，"红色着色区域（a)和"蓝 色着色区域（b)的反射光谱。
【发明内容】
[0010] 发明要解决的问题
[0011] 本发明的一个目的是提供一种生产着色工艺陶瓷体的方法，该方法能够生产双着 色或多着色工艺陶瓷体。实现这类元件的主要挑战在于由之前着色的陶瓷来获得合适的第 二颜色，并且确保不同着色区域之间的界限干净且清晰，同时保持高度有利的机械性能。
[0012] 可通过使用金属盐溶液来浸渍还体，从而改变技术氧化铝陶瓷元件的颜色。
[0013] 解决问题的方法
[0014] 为了实现上述目的而进行的各种深入研究的结果是，本发明人已经发现这样一种 方法：提供包含氧化铝和颜料成分的组合物，由该组合物来制备坯体，并且使用含金属制剂 对坯体的一部分区域进行处理，特别是使用至少一种金属盐的溶液对坯体的表面和/或体 积的一部分进行浸渍，以便能够获得高技术品质和外形美观的最终产品。
[0015] 本发明基于以上发现而得以完成。
[0016] 1. -种制造着色工艺陶瓷体的方法，包括以下步骤：
[0017] 提供包括氧化铝、至少一种颜料成分以及任选地粘结材料的组合物；
[0018] 由该组合物制备坯体；
[0019] 任选地，对所述坯体进行脱粘；
[0020] 之后，使用含金属制剂作为另一种颜料成分对所述坯体进行处理；以及
[0021] 对处理后的坯体进行烧结。
[0022] 2.根据方面1所述的方法，其特征在于，所述组合物包括粘结材料，并且所述方法 包括脱粘步骤，所述脱粘步骤在于对所述坯体进行热处理，或者在于使用水溶液对所述坯 体进行处理并且随后对处理后的坯体进行干燥。
[0023] 3.根据方面1或2所述的方法，其特征在于，所述至少一种颜料成分是选自由铬、 镍、锰、钒、钛以及铁组成的群组的金属，所述金属通过置换存在于一个氧化铝晶格格位中。
[0024] 4.根据前述任一方面所述的方法，其特征在于，在第一步骤中提供的组合物包含 0. 0008到5重量％的镁，以组合物中的氧化镁的量计。
[0025] 5.根据前述任一方面所述的方法，其特征在于，在第一步骤中提供的组合物由以 下各项组成：
[0026] 0.4到5重量％的选自0、(：〇、附、]\111、￥、11或卩6中的至少一种，
[0027] 0? 0008 到 0? 5 重量 ％ 的Mg，
[0028] 0. 05到6重量％的镧系元素，以及
[0029] 不大于100重量％的氧化铝，
[0030] 这些量基于存在的元素的氧化物计。
[0031] 6.根据前述任一方面所述的方法，其特征在于，所述组合物由以下各项组成：
[0032] 1. 0 到 3. 0 重量％ 的Cr203，
[0033] 0? 05 到 0? 5 重量 ％ 的MgO，
[0034]0?1到5重量％的Er203,以及
[0035] 剩余量的氧化铝。
[0036] 7.根据前述任一方面所述的方法，其特征在于，为使所述坯体脱粘的热处理在 700到1200°C的范围的温度下进行。
[0037] 8.根据前述任一方面所述的方法，其特征在于，使用含金属制剂对所述坯体的一 部分进行处理。
[0038] 9.根据前述任一方面所述的方法，其特征在于，使用含金属制剂进行的处理是使 用至少一种金属盐作为另一种颜料成分的溶液进行的浸渍，之后对浸渍后的基体进行干 燥。
[0039] 10.根据方面9所述的方法，其特征在于，浸渍溶液是选自由Co、Cu、Cr、Fe、Mg、 Mn、Mo、Ni、Ti以及Zn组成的群组的金属的至少一种盐在水和/或若合适的至少一种有机 溶剂中的溶液。
[0040] 11.根据方面9或10所述的方法，其特征在于，在浸渍后，在环境温度下在12到 24小时期间进行干燥步骤，或者在60到100°C下在1到60分钟期间进行干燥步骤。
[0041] 12.根据前述任一方面所述的方法，其特征在于，将已经使用含金属制剂作为另一 种颜料成分进行处理过、并且已经任选地干燥过的坯体在1250 °C和1700 °C之间的温度下 进行烧结，优选地在1550°C和1670°C之间的温度下进行烧结。
[0042] 13.根据前述任一方面所述的方法，其特征在于，所述着色工艺陶瓷体是手表元 件，尤其是表圈（watchbezel)或表壳。
[0043] 14?一种着色工艺陶瓷体，
[0044] 包括氧化铝作为工艺陶瓷材料，
[0045] 所述工艺陶瓷体包括第一着色区域和不同颜色的第二着色区域，
[0046] 其中所述第一着色区域包含第一颜料成分，并且
[0047] 所述第二着色区域包含与第一颜料成分相结合的第二颜料成分。
[0048] 15.根据方面14所述的着色工艺陶瓷体，其特征在于，所述第一颜料成分是通过 置换存在于氧化铝晶格中的Cr，并且所述第二颜料成分是显示空间群Fd-3m的尖晶石晶体 结构的复合无机颜料化合物。
[0049] 16.根据方面14或15所述的着色工艺陶瓷体，其特征在于，所述第一着色区域具 有红色，并且所述第二着色区域具有蓝色。
[0050] 17.根据方面14到16中任一项所述的着色工艺陶瓷体，其特征在于，所述工艺陶 瓷体是表圈。
【具体实施方式】
[0051] 首先，对本发明的方法进行描述。
[0052] 本发明的方法涉及着色工艺陶瓷体的制备。
[0053] 在本发明的方法的第一步中，由包含工艺陶瓷材料和颜料成分的组成物（下文称 作"组合物"）制备坯体。
[0054] 通常来说，工艺陶瓷材料呈现多种性质，这些性质使其适用于各种不同的应用。更 特别地，这类性质是硬度、物理稳定性、极端耐热性和化学惰性。
[0055] 使用根据本发明的方法来生产的工艺陶瓷体由工艺陶瓷材料组成。在本发明的方 法中所使用的工艺陶瓷材料例如可以是W0 2011/120181A1中所描述的类型的工艺陶瓷材 料。W0 2011/120181A1中所描述工艺陶瓷材料由掺杂的氧化铝组成。
[0056] 根据本发明的方法，组合物的主要成分是氧化铝。如稍后将描述的，对于在工艺陶 瓷体中形成颜色来说铝的存在是必不可少的。本发明的方法所想要的效果是获得一种各区 域具有不同颜色的工艺陶瓷体，并且通过以氧化铝作为工艺陶瓷体的主要成分来实现这个 效果。将本发明的思想用于其它作为组合物的主要成分的材料是有可能的。
[0057] 存在于组合物中的作为另一种成分的至少一种颜料成分是至少一种着色掺杂物 或着色杂质，该成分是过渡金属或稀土金属，尤其是选自由铬、铜、钴、镍、锰、钒、钛和铁所 组成的群组中的过渡金属。着色掺杂物（或多种着色掺杂物）分散在主要成分的晶格中， 并且通常以置换的形式存在于一个格点中，优选地置换铝。当金属离子以适当的配位和氧 化状态分散在晶格中时，颜料成分中的这类金属离子引起所述材料的着色。从这些金属中 做出的