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彩色氧化锆陶瓷的制备工艺

2024-04-26(147)次浏览

众所周知,普通彩色陶瓷的制备一般是将色料或着色剂加入到陶瓷坯体或釉料中,通过高温烧成而获得,此处所说的高温一般低于1300℃。而氧化锆陶瓷的烧结温度通常在1550~1650℃之间,这个温度下,大多数的色料或着色剂将会分解、挥发而失去效用。因此,采用简单添加色料或着色剂的方法,实在难以制得呈色鲜艳的彩色氧化锆陶瓷。那么大家对于彩色氧化锆陶瓷的制备工艺了解多少呢?

  众所周知,普通彩色陶瓷的制备一般是将色料或着色剂加入到陶瓷坯体或釉料中,通过高温烧成而获得,此处所说的高温一般低于1300℃。而氧化锆陶瓷的烧结温度通常在1550~1650℃之间,这个温度下,大多数的色料或着色剂将会分解、挥发而失去效用。因此,采用简单添加色料或着色剂的方法,实在难以制得呈色鲜艳的彩色氧化锆陶瓷。那么大家对于彩色氧化锆陶瓷的制备工艺了解多少呢?下面澳门新莆京游戏大厅小编就针对这个问题来为大家详细介绍下。


彩色氧化锆陶瓷的制备工艺


  彩色氧化锆陶瓷的制备工艺


  1、制备工艺


  将氧化锆粉体与着色剂、烧结助剂(Al2O3、SiO2等)按一定的比例配料,然后用行星球磨机球磨3h。造粒后,采用模压成型制备素坯。干燥、烧结、精加工后得到制品,并进行性能测试。


  2、原料及工艺条件


  采用2种3%摩尔分数Y2O3稳定的ZrO2粉体为要原料。一种为市售微米级ZrO2粉体,平均粒度1.23μm,记为M-ZrO2。另一种为纳米级ZrO2粉体,平均粒径为80nm,记为N-ZrO2。氧化铝粉,平均粒度120nm。二氧化硅粉,平均粒度80nm。色料有镨锆黄色料,Cr2O3及偏钒酸铵


  3、性能测试


  用三点弯曲法测定材料的抗弯强度用维氏硬度仪测试样品的维氏硬度;扫描电镜观察样品的显微结构;紫外-可见光谱仪分析样品的颜色;耐腐蚀测试:对制备的彩色ZrO2陶瓷,用20%的盐酸及氢氧化钠溶液浸泡评价其耐腐蚀性能。若腐蚀前后陶瓷表面的颜色和光泽没有明显变化,则说明制备的彩色ZrO2陶瓷具有很好的耐腐蚀性能。


  几种彩色氧化锆陶瓷的制备工艺


  1、用镨锆黄色料制备浅黄色ZrO2陶瓷


  使用以微米级ZrO2粉体为原料,镨锆黄色料为着色剂,若不添加任何助剂,这时制备的陶瓷只有较浅的黄色。色料加入量一定,随着烧结温度的提高,制品颜色变浅;在同一烧结温度,随着色料加入量的增加,颜色略有加深,但制品的强度和相对密度减小。若添加少量助剂,制品的烧结温度可降低,并且在同样的色料加入量下,添加烧结助剂使呈色更深、更鲜艳。但镨锆黄色料本身的颜色较浅,采用此法难以获得深颜色的黄色氧化锆陶瓷。如需制备深黄色氧化锆陶瓷可采用偏钒酸铵为着色剂。


  2、用偏钒酸铵制备黄色ZrO2陶瓷


  改变着色剂为偏钒酸铵,其它制备条件同上。以微米级ZrO2粉体为原料,偏钒酸铵为着色剂,若不添加任何助剂,这时制备的ZrO2陶瓷呈现深黄色,但颜色不均匀。随温度升高,颜色均匀性提高。添加烧结助剂,也使制品的颜色均匀性提高。若采用纳米ZrO2粉体为原料且添加烧结助剂,在适当的条件下所得制品呈现纯正鲜艳的深黄色。


  在参考文献的实验条件下制备的氧化锆陶瓷,制品在580nm 左右具有强烈的反射,制品的颜色纯正鲜艳。从断面的SEM照片看,制品见结构致密、晶粒细小均匀(500~700nm)。制品的硬度为14.76GPa,抗弯强度达到670MPa。制品具有致密的显微结构和优异的力学性能。

  显色机理:Alarcon等认为V4+固溶于ZrO2晶格中导致呈现黄色。根据文献1实验结果,偏钒酸铵中的钒在高温下固溶于ZrO2晶格中从而产生黄色。且在实验中发现,随温度升高、ZrO2粒度的减小及矿化剂的使用,固溶程度增加,颜色加深,均匀性增加。


  3、用Cr2O3制备绿色ZrO2陶瓷


  改变着色剂为Cr2O3制备绿色ZrO2陶瓷,其制备条件见表1。以微米级ZrO2粉体为原料,若不添加任何助剂,这时制备的ZrO2陶瓷无绿色出现。添加烧结助剂,制品仅呈现微弱的绿色。若采用纳米ZrO2粉体为原料且添加烧结助剂,所得制品呈现纯正鲜艳的绿色。


  在参考文献的实验条件下制备的氧化锆陶瓷,制品在530nm左右具有强烈的反射,制品的绿色纯正鲜艳。从断面的SEM照片看,制品结构致密、晶粒细小均匀(500~700nm)。制品的硬度为14.21GPa, 抗弯强度达到610MPa。说明制品具有致密的显微结构和优异的力学性能。


  显色机理:Manuel等认为Cr2O3与ZrO2及SiO2等反应形成ZrSiO4固溶体,从而呈现绿色。但Cr2O3在高温下易挥发,随温度升高,挥发加剧,从而影响呈色。采用纳米ZrO2粉体及矿化剂降低了固溶反应和烧结温度,抑制了Cr2O3的挥发,因而使得制品具有鲜艳的绿色。


  以上关于彩色氧化锆陶瓷的制备工艺就为大家分享到这里,目前,为了获取彩色氧化锆陶瓷主要采用如下两种措施,其一是通过适当的措施降低烧结温度,其二是要添加合适的着色剂及助剂抑制着色剂的分解、挥发。

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