本发明涉及一种蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物、蓝绿色氧化锆陶瓷及其制备方法。
背景技术
二氧化锆由于具有优良的力学、热学及电学性能，在结构材料、光学材料、氧敏元件和燃料电池方面有着广泛的应用。近年来，氧化锆陶瓷以其优异的机械性能及耐磨性能成为新宠材料，在装饰、电子产品等领域得到了广泛的应用。然而，现有的氧化锆陶瓷难以加工，在加工过程中容易崩缺，使得成品率交底，从而限制了氧化锆陶瓷的应用，且目前几乎没有蓝绿色氧化锆陶瓷。
技术实现要素：
基于此，有必要提供一种加工时不容易崩缺的蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物、氧化锆陶瓷及其制备方法。
一种蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物，包括氧化锆陶瓷主体材料及添加剂，所述添加剂包括第一添加剂、第二添加剂；所述第一添加剂为氧化镍，所述第二添加剂选自氧化铝及氧化镓中的至少一种；所述蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物中，所述第一添加剂的质量百分含量为0.01％～5％，所述第二添加剂的质量百分含量为0.01％～15％。
上述蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物，在氧化锆陶瓷主体材料中加入特殊配方的添加剂来改善加工性能，添加剂包括第一添加剂及第二添加剂，两种添加剂配比合理，从而能够显著改善加工性能，经实验测定，蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物制成的蓝绿色氧化锆陶瓷的韧性和硬度匹配度较好，容易加工，不易出现崩缺；通过对上述氧化锆陶瓷主体材料及添加剂的比例进行调整能形成不同色调的蓝绿色氧化锆陶瓷。
在其中一个实施例中，所述添加剂还包括第三添加剂，所述第三添加剂选自氧化镁、氧化钙、氧化锌、氧化钡及氧化锶中的至少一种，所述第三添加剂的质量百分含量为0.01％～5％。
在其中一个实施例中，所述添加剂还包括氧化钇，所述蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物中所述氧化钇的质量百分含量为2.5％～7.85％。
在其中一个实施例中，所述第一添加剂的质量百分含量为0.1％～1.5％，所述第二添加剂的质量百分含量为0.1％～6％，所述第三添加剂的质量百分含量为0.1％～3.5％。
在其中一个实施例中，所述蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物为d50为0.05μm～1.50μm，比表面积为8m2/g～18m2/g的粉体。
上述的蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物制备得到的蓝绿色氧化锆陶瓷。
在其中一个实施例中，所述蓝绿色氧化锆陶瓷换算成抛光后的0.5mm的等价厚度、550nm波长下的透光度＜35％，sci色度值为l≥50、-25≤a≤-1、-20≤b≤5。
一种蓝绿色氧化锆陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
将上述的蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物混合均匀得到预混料；及
将所述预混料成型并烧结得到蓝绿色氧化锆陶瓷。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物、蓝绿色氧化锆陶瓷及其制备方法进行进一步地详细说明。
一实施方式的蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物，包括氧化锆陶瓷主体材料及添加剂。添加剂包括第一添加剂、第二添加剂。第一添加剂为氧化镍。第二添加剂选自氧化铝及氧化镓中的至少一种。
氧化锆陶瓷主体材料主要为氧化锆。当然，为了改善氧化锆陶瓷主体材料的性能，还可能在氧化锆中混合一些其他组分。
在一些实施方式中，氧化锆陶瓷主体材料还包括氧化铪，氧化锆陶瓷主体材料为含有氧化铪的氧化锆。具体的，氧化铪与氧化锆的质量比为5：95。当然，在其他实施方式中，可以根据需要调整氧化铪与氧化锆的质量比。
蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物中，第一添加剂的质量百分含量为0.01％～5％。在其中一个实施例中，第一添加剂的质量百分含量为0.1％～1.5％。当然在其他实施方式中，第一添加剂的质量百分含量为0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％或4.5％。
蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物中，第二添加剂的质量百分含量为0.01％～15％。在其中一个实施例中，第二添加剂的质量百分含量为0.1％～6％。当然在其他实施方式中，第二添加剂的质量百分含量为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％或19％。
在一些实施方式中，蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物包括0.01％～10％的氧化铝。进一步的，蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物中氧化铝的质量百分含量为1％～7％。当然在其他的实施例中，氧化铝的质量百分含量为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％。
进一步的，蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物中氧化镓的质量百分含量为1％～5％。当然在其他的实施例中，氧化镓的质量百分含量为0.5％、1％、2％、3％、4％或5％。
在其中一个实施方式中，蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物中还包括第三添加剂，第三添加剂选自氧化镁、氧化钙、氧化锌、氧化钡及氧化锶中的至少一种，所述蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物中第三添加剂的质量百分含量为0.01％～5％。
在一些实施方式中，第三添加剂的质量百分含量为0.1％～3.5％。当然在其他实施方式中，第一添加剂的质量百分含量为0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％或3％。
在一些实施方式中，添加剂还包括氧化钇。蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物中氧化钇的质量百分含量为2.5％～7.85％。进一步的，蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物中氧化钇的质量百分含量为3％～6.3％。当然在其他实施方式中，氧化钇的质量百分含量为3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％或7.5％。
在其中一个实施例中，蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物为d50为0.05μm～1.50μm，比表面积为6m2/g～25m2/g的粉体，优选的，比表面积为8m2/g～18m2/g。
需要说明的是，上述蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物中，通过调整氧化锆陶瓷主体材料的含量，使得所有组分的总质量百分含量满足100％。
当然，为了进一步提升蓝绿色氧化锆陶瓷的性能，还可以添加其他改性的组分，在此不一一赘述。
为了获得不同色调的蓝绿色氧化锆陶瓷，可以对氧化锆陶瓷主体材料及添加剂的含量，以及添加剂的具体组成进行调整，从而得到不同色调的蓝绿色氧化锆陶瓷。
上述蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物，在氧化锆陶瓷主体材料中加入特殊配方的添加剂来改善加工性能，添加剂包括第一添加剂、第二添加剂及第三添加剂，几种添加剂配比合理，氧化锆陶瓷原料组合物通过镍、镁、钙、锌、钡、锶、铝、镓等原子形成对含有氧化铪的氧化锆晶粒的表面包覆，在含有氧化铪的氧化锆晶粒表面形成一层氧化物层，由于采用表面包覆技术进行掺杂，既不影响氧化钇-氧化锆的稳定固熔体系，同时抑制氧化锆晶粒长大，能有效提高氧化锆陶瓷的抗老化性能和热稳定性。此外，氧化镍、氧化镁、氧化钙、氧化锌、氧化钡、氧化锶、氧化铝及氧化镓作为原料烧结而成的尖晶石结构具有优异的高温稳定性，即便在1450℃～1550℃的温度下也不会出现分解和色移。经实验测定，蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物制成的蓝绿色氧化锆陶瓷的韧性和硬度匹配度较好，容易加工，不易出现崩缺；通过对上述氧化锆陶瓷主体材料及添加剂的比例进行调整能形成不同色调的蓝绿色氧化锆陶瓷。
可以理解的是，上述描述的多个实施例的技术方案在不相互矛盾的情况下可以进行组合应用。
上述蓝绿色氧化锆陶瓷组合物通过将氧化锆陶瓷主体材料与添加剂混合得到。
一实施方式的蓝绿色氧化锆陶瓷，由上述蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物制备得到。
在其中一个实施例中，蓝绿色氧化锆陶瓷换算成抛光后的0.5mm的等价厚度、550nm波长下的透光度＜35％，sci色度值为l≥50、-25≤a≤-1、-20≤b≤5。
上述蓝绿色氧化锆陶瓷经实验测定，韧性和硬度匹配度较好，容易加工，不易出现崩缺。
上述蓝绿色氧化锆陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
步骤s110、将蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物混合均匀得到预混料。
蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物为上述实施例描述的蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物。
在其中一个实施例中，将氧化锆陶瓷主体材料及添加剂的各原料研磨充分混合得到预混料。进一步的，研磨可以为砂磨、球磨。更进一步的，球磨为湿法球磨或干法球磨。
在其中一个实施例中，添加剂通过将各原料对应的盐溶液与碱溶液混合进行沉淀反应，得到沉淀并煅烧得到。将陶瓷氧化锆陶瓷主体材料与添加剂混合后研磨得到预混料。进一步的，碱溶液为氢氧化钠溶液。盐溶液为氯化物溶液或硝酸盐溶液中的至少一种，此处对应的意思为，氧化镁对应的盐溶液为氯化镁溶液或硝酸镁溶液。进一步的，研磨可以为砂磨、球磨。更进一步的球磨为湿法球磨或干法球磨。
步骤s120、将预混料成型并烧结得到蓝绿色氧化锆陶瓷。
在其中一个实施例中，将预混料造粒得到陶瓷粉体，冷等静压压制成型，之后烧结得到蓝绿色氧化锆陶瓷。进一步的，冷等静压压制成型的压力为100mpa。进一步的，烧结的工艺参数为：以2℃/min的升温速率升至1400℃～1430℃，保温1.5h～2h进行烧结。
上述几种实施方式，仅仅示例性的列举了蓝绿色氧化锆陶瓷的几种制备方法，需要说明的是，蓝绿色氧化锆陶瓷不限于采用上述制备方法，可以采用业内其他制备方法制备。
上述蓝绿色氧化锆陶瓷的制备方法，操作简单，制备得到的蓝绿色氧化锆陶瓷在加工的过程中不易崩缺。改变了目前同类需求的蓝绿色氧化锆陶瓷必须采用苛刻的制备方法才能避免崩缺的弊端。
以下为具体实施例。
以下实施例中的含量均为质量百分含量，份数为质量分数。以下实施例中如无特殊说明，则不包括除不可避免的杂质以外的其他未指出组分。
以下实施例中使用的氧化锆陶瓷主体材料为含有氧化铪的氧化锆，氧化铪与氧化锆的质量比为5：95。
实施例1
蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物的组成及氧化锆陶瓷主体材料的比表面积见表1。
将蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物用球磨充分混合分散后干燥得到预混料；将预混料造粒得到陶瓷粉体；将陶瓷粉体用100mpa冷等静压压制成平板，后以2℃/min的升温速率升至1430℃，保温1.5h得到蓝绿色氧化锆陶瓷。
实施例2
蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物的组成及氧化锆陶瓷主体材料的比表面积见表1。
将蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物用球磨充分混合分散后干燥得到预混料；将预混料造粒得到陶瓷粉体；将陶瓷粉体用100mpa冷等静压压制成平板，后以2℃/min的升温速率升至1430℃，保温1.5h得到蓝绿色氧化锆陶瓷。
实施例3
蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物的组成及氧化锆陶瓷主体材料的比表面积见表1。
将蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物用球磨充分混合分散后干燥得到预混料；将预混料造粒得到陶瓷粉体；将陶瓷粉体用100mpa冷等静压压制成平板，后以2℃/min的升温速率升至1400℃，保温2h得到蓝绿色氧化锆陶瓷。
实施例4
蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物的组成及氧化锆陶瓷主体材料的比表面积见表1。
将蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物用球磨充分混合分散后干燥得到预混料；将预混料造粒得到陶瓷粉体；将陶瓷粉体用100mpa冷等静压压制成平板，后以2℃/min的升温速率升至1400℃，保温2h得到蓝绿色氧化锆陶瓷。
实施例5
蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物的组成及氧化锆陶瓷主体材料的比表面积见表1。
将蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物用球磨充分混合分散后干燥得到预混料；将预混料造粒得到陶瓷粉体；将陶瓷粉体用100mpa冷等静压压制成平板，后以2℃/min的升温速率升至1400℃，保温2h得到蓝绿色氧化锆陶瓷。
实施例6
蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物的组成及氧化锆陶瓷主体材料的比表面积见表1。
将蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物用球磨充分混合分散后干燥得到预混料；将预混料造粒得到陶瓷粉体；将陶瓷粉体用100mpa冷等静压压制成平板，后以2℃/min的升温速率升至1400℃，保温2h得到蓝绿色氧化锆陶瓷。
实施例7
蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物的组成及氧化锆陶瓷主体材料的比表面积见表1。
将蓝绿色氧化锆陶瓷原料组合物用球磨充分混合分散后干燥得到预混料；将预混料造粒得到陶瓷粉体；将陶瓷粉体用100mpa冷等静压压制成平板，后以2℃/min的升温速率升至1400℃，保温2h得到蓝绿色氧化锆陶瓷。
将0.5mm厚的实施例1～7制备的蓝绿色氧化锆陶瓷片抛光后放入分光光度计中，测量其550nm范围内的可见光透过率，利用色彩计求出利用d65光源的cie(国际照明委员会)的l*、a*、b*色度值，结果见表1。采用排水法密度测试仪测试相对密度，采用万能材料拉力机测试四点弯曲强度，采用恒温恒湿箱和xrd测试老化性能(以单斜相含量评价)，采用senb法测试断裂韧性，采用维氏硬度计测试硬度，结果见表1。
表1
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。