[发明专利]彩色透明陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种彩色透明陶瓷及其制备方法，先将要获得的彩色透明陶瓷粉料，着色剂及烧结助剂采用行星球磨工艺充分混合，球磨预定时间后干燥，干燥后的粉料破碎过筛，再依次进行预压成型、冷等静压处理、高温烧结以及研磨/抛光步骤，制备得到彩色透明陶瓷样品。本发明可以制备得到彩色的透明陶瓷，其采用复合烧结助剂有效地促进了陶瓷的烧结进程，降低了烧结温度，提高了透明陶瓷的透光性，同时着色剂一次添加简化了制备工艺。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，更具体的说涉及一种彩色透明陶瓷及其制备方法。

背景技术

彩色透明陶瓷在传统领域的应用包括固态激光、红外窗口、装甲玻璃等，今年来透明陶瓷逐渐地出现了新的应用，例如固态照明、手机屏、装饰品等。随着其应用范围的不断扩大以及人们对其需求的增加，越来越要求其低成本、易操作、大批量生产。

从理论上讲，彩色透明陶瓷的基质材料首先必须是较高对称性的晶体结构，以立方晶向结构为最佳，四方晶向结构和六方晶向结构也可以，因为它们没有或者只有很弱的双折射问题。另外，烧结后的彩色透明陶瓷材料必须具有接近100％的致密度，或者说气孔率小于0.01％，才能保证足够高的透明度，同时不能含有杂质或第二相。因此，彩色透明陶瓷的选材范围相对较窄，而且制备工艺的要求较高。因此，目前的透明陶瓷制备工艺主要强调粉体的制备，只有粉体的质量达到一定的要求，才有较好的烧结性能，保证陶瓷的完全致密化。很多湿化学方法被用于制备透明陶瓷及彩色透明陶瓷的粉体，其中化学共沉淀法的应用最为广泛，因为与其它方法相比，化学共沉淀法相对来说过程比较简单，原料容易获得，因而成本较低。但是，由于化学共沉淀工艺涉及到可溶性前驱体(氯化物或硝酸盐等)，制备过程中会产生氯离子及硝酸根离子等污染物，使得工艺不具备环保要求。同时，整个制备过程和清洗过程需要使用大量的高纯水，使得工艺过程复杂而漫长，额外加大了生产成本。

针对现有技术透明陶瓷粉体制备存在的问题，以及对于彩色透明陶瓷的特殊需求和用途，本发明采用多重烧结助剂技术大大促进粉料的烧结技术，从而避开化学法制备粉料的过程，同时采用有效的着色剂一次添加方法，制备出需要的彩色透明陶瓷，还使得彩色透明陶瓷的制备及生产与传统的陶瓷工艺完全兼容，因此非常容易推广至工业化生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种与传统的陶瓷工艺完全兼容、容易实现大批量生产的彩色透明陶瓷的制备方法。

为实现以上目的，本发明采用如下的技术方案：

一种彩色透明陶瓷的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：将氧化物粉料、着色剂与烧结助剂按一定配比一起置于球磨罐中，同时加入适量的去离子水或无水乙醇，用行星球磨机在室温下连续球磨2-12小时；

S2：球磨结束后将浆料置于烘箱中静置烘干；

S3：烘干后的样品进行破碎，然后过200-400目筛；

S4：对所得粉料依次进行预压成型、冷等静压处理、高温烧结；

S5：烧结后的烧结物进行研磨和抛光处理得到彩色透明陶瓷。

在一个优选的实施方案中，所述步骤S1中所述的氧化物粉料选自Y₂O₃、Al₂O₃、Sc₂O₃、Lu₂O₃中的任一种或组合；所述的烧结助剂选自MgO、ZrO₂、LiF、SiO₂中的任一种或组合。