绿色氧化锆陶瓷的制备方法与流程

本申请涉及陶瓷材料，特别涉及一种绿色氧化锆陶瓷的制备方法。

背景技术：

1、由于氧化锆陶瓷具有化学稳定性好、热导率低、高温蠕变低以及耐磨性好等优势，无金属、电镀污染,是比较理想的环保材料。主要应用于牙科材料、研磨介质、手机背板、豪华手表、陶瓷刀具等：氧离子导电性是氧化锆一个独特的特性，使得氧化锆在固体氧化物燃料电池、氧气和氮氧化物传感器等领域广泛应用。

2、近几年，随着市场上高档装饰品的飞速发展，人们对高档装饰品材料如表壳、表链、手链、宝石等的需求日益增加，氧化锆陶瓷因其强度高、硬度高、韧性好、折射率高等的优良性能，以及美丽的宝石光泽和安全环保性，受到广泛关注。氧化锆陶瓷因具有优异的力学性能的同时还兼具迷人的美学光泽，结合力学和自然美突破到了新的领域，在手机背板、手表外壳等个人可穿戴电子设备领域大放异彩，备受人们的喜爱。随着人类生产和生活水平的提高，与人们日常生活息息相关的用品的外观以及性能都越来越受到重视。所以，拥有美观的外形和优异的性能已经成为产品品质的重要指标。

3、然而，纯氧化锆烧结成的陶瓷呈白色，且目前的氧化锆陶瓷颜色比较单一，主要是黑色和白色，很难满足人们对氧化锆陶瓷作为装饰品的需求。

技术实现思路

1、鉴于现有技术情况和氧化锆应用发展大趋势，开发彩色氧化锆陶瓷势在必行。本申请的目的是提供一种绿色氧化锆陶瓷的制备方法，获得色度均匀、缺陷少、光泽好、强度高的绿色氧化锆陶瓷，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本申请采用的技术方案为：

3、第一方面，本申请提供了一种绿色氧化锆陶瓷的制备方法，包括：

4、s1、称取一定量蓝色着色剂原料，按浓度用去离子水在玻璃烧杯中配制蓝色着色剂水溶液；

5、s2、将氧化锆素坯放入所述蓝色着色剂水溶液中浸泡，并将浸泡好的所述氧化锆素坯从所述蓝色着色剂水溶液中取出干燥，得到干燥后氧化锆素坯；

6、s3、将所述干燥后氧化锆素坯放入马弗炉中，在空气气氛条件下进行第一次烧结，按预设升温速率和保温时间烧结完成后，程序停止，自然降温冷却，得到氧化锆陶瓷坯体；

7、s4、称取一定量的黄色着色剂原料，按质量分数/浓度用去离子水在玻璃烧杯中配制黄色着色剂水溶液，并放入油浴锅中加热保温；

8、s5、将步骤s3得到的所述氧化锆陶瓷坯体放入配置好的所述黄色着色剂水溶液中浸泡，并将浸泡好的所述氧化锆陶瓷坯体从所述黄色着色剂水溶液中取出干燥，得到干燥后氧化锆陶瓷坯体；

9、s6、将所述干燥后氧化锆陶瓷坯体放入马弗炉中，在空气气氛条件下进行第二次烧结，按预设升温速率和保温时间烧结完成后，程序停止，自然降温冷却，得到所述绿色氧化锆陶瓷；

10、其中，所述蓝色着色剂原料包括含铝元素盐和含镍元素盐，铝离子与镍离子的比例为1∶10～1∶2；所述黄色着色剂原料包括含钒元素盐，钒离子在所述黄色着色剂水溶液中的质量分数为1～5％。

11、在一种可能的实现方式中，所述含铝元素盐为氯化铝、硫酸铝、或硝酸铝中的一种，所述含镍元素盐为氯化镍、硫酸镍、硝酸镍、溴化镍、或氨基磺酸镍中的一种；

12、所述含钒元素盐为偏钒酸铵、偏钒酸钠、偏钒酸钾、正钒酸钠、硫酸氧钒、草酸氧钒、四氯化钒、或三氯氧钒中的一种。

13、在一种可能的实现方式中，所述含铝元素盐为硝酸铝，所述含镍元素盐为氯化镍，铝离子与镍离子的比例为1.0～1.4∶0.1～0.5；

14、所述蓝色着色剂水溶液中铝离子的浓度为1.0～1.5mol/l，镍离子的浓度为0.1～0.5mol/l；

15、所述含钒元素盐为偏钒酸铵，所述偏钒酸铵的溶液浓度为1～3g/100ml。

16、在一种可能的实现方式中，所述步骤s2中：

17、所述将氧化锆素坯放入所述蓝色着色剂水溶液中浸泡的浸泡时间为5～10min；

18、所述将浸泡好的所述氧化锆素坯从所述蓝色着色剂水溶液中取出干燥，具体为在红外线治疗器下干燥30min。

19、在一种可能的实现方式中，所述步骤s3中：

20、所述第一次烧结的温度条件为300～500℃，保温时间为1～2h，升温速率为3～5℃/min。

21、在一种可能的实现方式中，所述步骤s4中：

22、所述油浴锅的加热温度保持在60～80℃。

23、在一种可能的实现方式中，所述步骤s5中：

24、所述将步骤s3得到的所述氧化锆陶瓷坯体放入配置好的所述黄色着色剂水溶液中浸泡的浸泡时间为5～10min。

25、在一种可能的实现方式中，所述步骤s6中：

26、所述第二次烧结的温度条件为1350～1550℃，保温时间为2～3h。

27、在一种可能的实现方式中，所述第二次烧结过程中，依次通过第一升温期、第一保温期、第二升温期、第二保温期、第三升温期、第三保温期以及第一降温期的烧结形成成熟胚，具体包括：

28、第一升温期、将马弗炉内温度从室温升至200℃，升温时间为30min；

29、第一保温期、将马弗炉内温度恒定在200℃，保温时间为30min；

30、第二升温期、将马弗炉内温度从200℃升至1000℃，升温速率为5℃/min，升温时间为160min；

31、第二保温期、将马弗炉内温度恒定在1000℃，保温时间为30min；

32、第三升温期、将马弗炉内温度从1000℃升至1450℃，升温速率为5℃/min，升温时间为90min；

33、第三保温期、将马弗炉内温度恒定在1450℃，保温120min；

34、第一降温期、程序结束，将马弗炉内温度从1450℃自然降温至室温。

35、第二方面，本申请提供了一种绿色氧化锆陶瓷，由如上任一所述的绿色氧化锆陶瓷的制备方法制备得到，所述绿色氧化锆陶瓷包括氧化锆、氧化钇、蓝色着色剂以及黄色着色剂，所述氧化钇的含量为1～3％。

36、本申请提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

37、本申请采用液相浸渗法且基于三原色原理，通过两步染色和两步烧结制备得到一种色度均匀、缺陷少、光泽好、强度高的绿色氧化锆陶瓷，解决了目前的氧化锆陶瓷颜色单一的问题。并且，本申请采用的色剂能稳定着色氧化锆陶瓷，对氧化锆陶瓷的力学性能影响不大，适用于工业生产。

技术特征：

1.一种绿色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的绿色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，所述含铝元素盐为氯化铝、硫酸铝、或硝酸铝中的一种，所述含镍元素盐为氯化镍、硫酸镍、硝酸镍、溴化镍、或氨基磺酸镍中的一种；

3.根据权利要求2所述的绿色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，所述含铝元素盐为硝酸铝，所述含镍元素盐为氯化镍，铝离子与镍离子的比例为1.0～1.4∶0.1～0.5；

4.根据权利要求1所述的绿色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中：

5.根据权利要求1所述的绿色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中：

6.根据权利要求1所述的绿色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤s4中：

7.根据权利要求1所述的绿色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤s5中：

8.根据权利要求1所述的绿色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤s6中：

9.根据权利要求8所述的绿色氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，所述第二次烧结过程中，依次通过第一升温期、第一保温期、第二升温期、第二保温期、第三升温期、第三保温期以及第一降温期的烧结形成成熟胚，具体包括：

10.一种绿色氧化锆陶瓷，其特征在于，由权利要求1至9任一所述的绿色氧化锆陶瓷的制备方法制备得到，所述绿色氧化锆陶瓷包括氧化锆、氧化钇、蓝色着色剂以及黄色着色剂，所述氧化钇的含量为1～3％。

技术总结
本申请关于一种绿色氧化锆陶瓷的制备方法，涉及陶瓷材料领域。本申请采用液相浸渗法且基于三原色原理，通过两步染色和两步烧结制备得到一种色度均匀、缺陷少、光泽好、强度高的绿色氧化锆陶瓷，解决了目前的氧化锆陶瓷颜色单一的问题。并且，本申请采用的色剂能稳定着色氧化锆陶瓷，对氧化锆陶瓷的力学性能影响不大，适用于工业生产。

技术研发人员：熊焰,沈未,谭鹏,丁伟明
受保护的技术使用者：江苏乾鹏科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17