[发明专利]黑色氧化锆陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明属于氧化锆陶瓷注射成型领域，具体涉及一种黑色氧化锆陶瓷材料及其制备方法。所述的黑色氧化锆陶瓷材料，采用氧化锆陶瓷喂料注射成型、黑色色料悬浮液浸渗制得；所述氧化锆陶瓷喂料包括氧化锆粉体、造孔剂、粘结剂，其中氧化锆粉体、造孔剂、粘结剂的质量比为75～85:3～5:12～20。本发明的黑色氧化锆陶瓷材料，颜色均一，且具有良好的物理性能；本发明还提供其制备方法，采用氧化锆陶瓷喂料注射成型、黑色色料悬浮液浸渗制备黑色氧化锆陶瓷材料，工艺简单、成本低廉、操作方便、易工业化。

技术领域

本发明属于氧化锆陶瓷注射成型领域，具体涉及一种黑色氧化锆陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

氧化锆陶瓷因具有优异的性能而受到广泛关注，并应用到工业生产的各个方面。在结构陶瓷方面，由于氧化锆陶瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性，优异的隔热性能，热膨胀系数接近于钢等优点，因此被广泛应用于结构陶瓷领域。主要有：Y-TZP磨球、分散和研磨介质、喷嘴、球阀球座、氧化锆模具、微型风扇轴心、光纤插针、表壳及表带。在功能陶瓷方面，其优异的耐高温性能作为感应加热管、耐火材料、发热元件使用。氧化锆陶瓷具有敏感的电性能参数，主要应用于氧传感器、固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)和高温发热体等领域。ZrO₂具有较高的折射率，在超细的氧化锆粉末中添加一定的着色元素(V₂O₅,MoO₃,Fe₂O₃等)，可将它制成多彩的半透明多晶ZrO₂材料，像天然宝石一样闪烁着绚丽多彩的光芒，可制成各种装饰品。

黑色氧化锆陶瓷产品已广泛应用于电子元器件治具、化工机械行业配件、医疗行业配件、饰品和日用品等十多个行业领域。目前黑色氧化锆陶瓷的制备工艺有以下几种：(1)固相混合法，将着色剂、矿化剂等氧化物颗粒按照一定化学配比，与稳定氧化锆纳米粉体进行混合、球磨，得到的粉末经成型烧结后制得。(2)化学共沉淀法，利用锆盐、稳定剂盐和着色离子盐溶液混合后，通过与碱或者碳酸盐等的反应，共同生成氢氧化物或者碳酸盐沉淀，然后加热分解而获得氧化锆复合粉体。(3)液相浸渗法，采用液相前驱体浸渗法掺杂技术，在ZrO₂坯体引入有色离子，通过扩散溶入基体，制备了颜色纯正、掺杂均匀的黑、蓝、粉、绿色氧化锆陶瓷。

相较以上方法，固相混合法工艺简单、成本低廉、操作方便、易工业化，但无法克服纳米颗粒团聚，且着色相和基体纳米颗粒混合不均匀，且球磨时间长，球磨介质或大气对粉体有可能造成严重的污染；化学共沉淀法工艺比较复杂，但获得的粉末纯度高、性能优良；液相浸渗法在工艺上更加简便，且制备出的彩色氧化锆陶瓷在颜色均一性和物理性能上都具有明显的优势，是一种较为新型的掺杂技术。

专利CN201810649627.8中公开了一种黑色氧化锆陶瓷材料及黑色氧化锆陶瓷的制备方法与制品，黑色氧化锆陶瓷材料包括以下重量百分含量的组分：氧化锆80％～95％；氧化钇2.5％～5％；黑色色料余量；黑色色料包括以下重量百分含量的组分：氧化铁0～40％、氧化铬0～30％、氧化钴10％～30％、氧化锰0～10％、氧化镍0～10％、氧化铝5％～30％、氧化锌0～6％、氧化硅0～5％，氧化铁、氧化铬、氧化钴、氧化锰、氧化镍、氧化铝、氧化锌、氧化硅的重量百分含量为占黑色色料总重量的百分比。黑色氧化锆陶瓷的制备方法根据材料特性，采用流延成型、温等静压工艺处理，采取适宜的排胶及烧结工艺。该工艺较为繁琐，整体操作时间长，不利于工业化生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种黑色氧化锆陶瓷材料，颜色均一，且具有良好的物理性能；本发明还提供其制备方法，采用氧化锆陶瓷喂料注射成型、黑色色料悬浮液浸渗制备黑色氧化锆陶瓷材料，工艺简单、成本低廉、操作方便、易工业化。

本发明所述的黑色氧化锆陶瓷材料，采用氧化锆陶瓷喂料注射成型、黑色色料悬浮液浸渗制得；所述氧化锆陶瓷喂料包括氧化锆粉体、造孔剂、粘结剂，其中氧化锆粉体、造孔剂、粘结剂的质量比为75～85:5～10:10～20。