[发明专利]一种黑色氧化铝陶瓷用色剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种黑色氧化铝陶瓷用色剂，其原料组成为：氧化铁20.0～40.0wt％、氧化钴20.0～30.0wt％、氧化锰20.0～25.0wt％、氧化镁2.0～10.0wt％，氧化钛5.0～20.0wt％。此外，还公开了上述黑色氧化铝陶瓷用色剂的制备方法和应用。本发明通过优化色剂的配方组成，首先合成得到黑色色剂产品，然后再加入到氧化铝粉体原料中，经过二次合成得到黑色氧化铝陶瓷制品，不仅有助于改善提高黑色氧化铝陶瓷制品的色度，而且有效降低了重金属的使用量，使得黑色氧化铝陶瓷制品的抗折强度等物理性能有了显著提高，从而有利于扩宽其应用领域。

技术领域

本发明涉及电子陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种黑色氧化铝陶瓷用色剂及其制备方法和应用。

背景技术

电子陶瓷属于结构陶瓷的一种，是通过对表面、晶界和尺寸结构的控制而获得的具有新功能的陶瓷，其硬度高、耐磨性好、耐腐蚀、耐高温、绝缘性好、介质损耗低、电性能稳定，可制成集成电路基片、研磨材料、耐火材料等，在能源、机械、电子、化工、环保等行业应用广泛。其中，黑色氧化铝还具有遮光性好的优点，且其价格便宜、原料易获取，使得其应用越来越广泛。

目前，现有技术的黑色氧化铝陶瓷大多是使用一次合成法生产，即将原料、作为色剂的着色氧化物、以及添加剂等辅料一起球磨、混合、成型、烧结制得。这种方式不仅会使黑色氧化铝陶瓷产品的颜色表里不一致，而且对重金属(如铬、镍等)着色氧化物的需求量更大，从而导致黑色氧化铝陶瓷制品的抗折强度等物理性能有所降低，不利于扩宽其应用领域。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种黑色氧化铝陶瓷用色剂，通过优化配方组成，以适宜于合成得到色剂产品，从而有助于改善提高黑色氧化铝陶瓷制品的色度及性能。本发明的另一目的在于提供上述黑色氧化铝陶瓷用色剂的制备方法及其制得的色剂产品、以及色剂的应用及其获得的黑色氧化铝陶瓷产品。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种黑色氧化铝陶瓷用色剂，其原料组成为：氧化铁20.0～40.0wt％、氧化钴20.0～30.0wt％、氧化锰20.0～25.0wt％、氧化镁2.0～10.0wt％，氧化钛5.0～20.0wt％。优选地，原料组成为：氧化铁30.0～34.0wt％、氧化钴24.0～28.0wt％、氧化锰20.0～24.0wt％、氧化镁4.0～8.0wt％，氧化钛10.0～18.0wt％。

上述方案中，本发明所述色剂的晶粒尺寸为50～100nm，空气气氛下RT～1000℃的失重小于1％。

本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的上述黑色氧化铝陶瓷用色剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照所述比例，将原料各组成一起加入浓度为3～5mol/L的酸中至其完全溶解，然后加入浓度为3～5mol/L的碱作为沉淀剂，控制体系pH值为9.0～9.4，将金属离子转换为沉淀，经过滤、洗涤、干燥、破碎，得到色剂前驱体；

(2)将所述色剂前驱体进行煅烧，即获得黑色氧化铝陶瓷用色剂。

进一步地，本发明制备方法所述步骤(1)中的酸为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或其组合；所述碱为氨水和/或氢氧化钠。所述步骤(2)中煅烧温度为950～1150℃，保温时间为5～12h。

本发明利用上述黑色氧化铝陶瓷用色剂的制备方法制得的色剂产品。

本发明提供的上述黑色氧化铝陶瓷用色剂的应用，用于制备黑色氧化铝陶瓷，所述色剂其所占用量为2.0～8.0wt％。

上述方案中，本发明的应用可采取如下具体措施：将所述黑色氧化铝陶瓷用色剂加入到氧化铝粉体中，经湿法球磨混合，烘干后成型，在1400～1500℃烧结，即获得黑色氧化铝陶瓷。