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氧化锆陶瓷强度高、硬度大、韧性好、耐腐蚀,被广泛应用在各个领域。彩色氧化锆陶瓷具有优异的机械性能,颜色鲜艳且具有金属光泽,无过敏作用,成为了高档装饰的新宠材料。
彩色氧化锆陶瓷的制备
1.固相混合法
顾名思义,是将着色剂、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,固体颗粒晶粒在此过程中被细化,发生了利于实现低温化学反应的微裂纹、晶格扭曲、表面能升高等现象,制得彩色氧化锆粉末。
此方法工艺简单、成本低、操作方便、易工业化。
但此工艺颗粒混合不均匀、球磨时间长、过程中易对粉体造成污染,同时着色稳定性不易控制,同一批次颜色不均,最大的缺点是高温保温时间长,能耗高,造成着色剂的浪费。
所以在固相混合法基础上,通常采用电解质分散剂或超声波分散技术预制粉体颗粒的团聚、沉降,改善粉体颗粒的分散性。
2.化学共沉淀法
化学共沉淀法是利用锆盐、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。
此方法工艺比较复杂,但获得的粉末纯度高、性能优良。
但由于彩色氧化锆共沉淀离子复杂,后期烧结过程中反应复杂,氧化锆稳定剂有可能与着色离子发生不可预期的反应,从而大量消耗。会对彩色氧化锆制品最终性能造成影响,着色离子的显色光学性能也会受到影响。
采用化学沉淀法制备陶瓷粉料须注意:
a.减少杂质离子的引入,尽可能在固液混合状态下去除残留在液相中的诸如NH4+、OH-、Cl-等的各种盐类杂质离子。
b.采用醇、丙酮等这些有机溶剂洗涤沉淀产物,抑制粉料的团聚。
c.在粉料的干燥阶段采用超零界干燥或冷冻干燥的方法,能够很大程度上消除颗粒的表面张力,使得颗粒之间不能相互吸引、靠近,避免造成颗粒之间的团聚现象。
3.液相浸渗法
把注射成型后的坯体经过水萃取脱脂得到具有连通孔隙结构的坯体,然后将其置于含有着色相离子的溶液中进行浸渗。着色相离子随着溶液经由孔隙从坯体的表面渗入其内部,最后制得各彩色氧化锆陶瓷。
此方法工艺更加简便,制备出的彩色氧化锆陶瓷颜色均一,物理性能好,且能制得各种复杂形状的彩色氧化锆陶瓷。
彩色氧化锆陶瓷着色剂的选择
①红色系列
可选用三氧化二铬、氧化锌、氢氧化铝、氧化铝硼酸、碳酸钙、碳酸锰、氟化钠、四氧化三铅、石英粉、硫酸亚铁
②黄色系列
偏钒酸铵、五氧化二钒、二氧化钛、重铬酸钾、三氧化二锑、石英、氟化钠、钼酸铵
③绿色系列
重铬酸钾、氟化钙、碳酸钙、石英、三氧化二铬、氢氧化铝、二氧化硅、硼砂、氧化钴、氧化锌
④蓝色系列
氧化钴、氢氧化铝、氧化锌、氧化硅、偏钒酸铵、氟化钠
参考文献:
1.高韧性彩色氧化锆陶瓷的制备及性能研究-刘丽菲
2.彩色氧化锆陶瓷的制备-张灿英
3.彩色氧化锆陶瓷的制备工艺进展-程磊
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