[发明专利]一种黑色氧化锆陶瓷及其制备方法

说明书

本发明提供了一种黑色氧化锆陶瓷及其制备方法，本发明对包含氧化物、分散剂和水的混合浆料进行砂磨处理，得到砂磨浆料，再将砂磨浆料与粘结剂混合，依次进行造粒、成型、排胶和烧结，得到初级陶瓷，再将其进行1350～1550℃还原反应，即得到黑色氧化锆陶瓷。本发明采用砂磨技术实现对原料粒径的细化，使得粒子间的传质距离缩短，提高原料间的混合均匀性，经造粒、烧结，得到致密初级陶瓷，初级陶瓷在还原反应中钛发生变价，电子的跃迁轨道随之变化，吸收的波段相应发生变化，进而白色陶瓷变成黑色陶瓷。实施例的结果表明，本发明中黑色氧化锆陶瓷的黑度值为110～200，色彩分布均匀。

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

ZrO₂陶瓷具有低导热系数，低热膨胀系数，高化学稳定性，机械性能优异，抗腐蚀性能良好等特点，使其不仅在科研领域成为研究热点，而且广泛应用于工业和生活中的各个领域，诸如氧化锆研磨体、陶瓷刀具、牙科材料、耐火材料、氧传感器、仪器仪表及高档装饰陶瓷部件等。

随着人们生活水平的提高，对彩色氧化锆高档装饰陶瓷品的要求也不断提高，比如色彩、光泽度、亮度等。目前黑色陶瓷是彩色陶瓷中的热点和难点，多通过在原料中添加着色剂或者渗碳着色的方式制备。

常用的着色剂有三氧化二铁、氧化铬和氧化钴等，但三氧化二铁会降低陶瓷力学性能。例如中国专利CN201710158058.2和中国专利CN201610853884.4，均采用添加着色色料的方法，虽然能得到黑色氧化锆，但是在白色基料与黑色色料的混合过程中不可避免的存在一定程度上的不均匀性，从而导致黑色陶瓷颜色不均匀。另外白色基料与黑色着色料之间的热膨胀不一致会导致整个黑色陶瓷的机械性能严重下降。

渗碳着色方式虽然不存在混料的过程，但是受渗碳工艺的发展水平的限制，制备得到的黑色陶瓷的表面和内部的颜色仍难以保证一致均匀。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供黑色氧化锆陶瓷及其制备方法，本发明制备得到的黑色氧化锆陶瓷色彩分布均匀且机械性能优良。

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的制备方法，包括以下步骤：

(1)对包含氧化物、分散剂和水的混合浆料进行砂磨处理，得到砂磨浆料；

所述氧化物中氧化锆、三氧化二钇、氧化钛和氧化铝的质量比为(847～940)：(48～54)：(5～100)：(1～5)；

(2)将所述步骤(1)得到的砂磨浆料与粘结剂混合，依次进行造粒、成型、排胶和烧结，得到初级陶瓷；

(3)将所述步骤(2)得到的初级陶瓷进行还原反应，得到黑色氧化锆陶瓷；所述还原反应的温度为1350～1550℃。

优选的，调节所述氧化物中氧化钛的含量，得到不同黑度值的黑色氧化锆陶瓷：

当所述氧化物中氧化钛的质量分数为[0.5％,2.5％)时，所述黑色氧化锆陶瓷的黑度值为[110,130)；

当所述氧化物中氧化钛的质量分数为[2.5％,5％)时，所述黑色氧化锆陶瓷的黑度值为[130,150)；

当所述氧化物中氧化钛的质量分数为[5％,7.5％)时，所述黑色氧化锆陶瓷的黑度值为[150,180)；

当所述氧化物中氧化钛的质量分数为[7.5％,10％]时，所述黑色氧化锆陶瓷的黑度值为[180,200]。

优选的，所述步骤(1)混合浆料中氧化物的含量为45～55wt.％；