蓝色氧化锆陶瓷的研制.docx

蓝色氧化锆陶瓷的研制王峰1,张灿英2(1山东硅苑新材料科技股份有限公司,淄博255086;2青岛科技大学材料学院,青岛266042)【摘要】：以微米或纳米氧化锆粉体为主原料，钒锆工艺制备，平均粒径为80nm,标记为N-ZrO。氧化铝粉，2平均粒径120nm。二氧化硅粉，平均粒径80nm。CoO，蓝色料或CoO为着色剂，添加适量烧结助剂制备蓝色氧化34锆陶瓷。研究了氧化锆、助剂、着色剂等对蓝色氧化锆陶34化学纯。钒锆蓝色料，淄博福禄公司提供。1.2蓝色氧化锆陶瓷的制备蓝色氧化锆陶瓷的制备工艺如图1所示。将氧化锆瓷颜色及性能的影响。结果表明：用纳米级ZrO粉体为原2料，钒锆蓝色料为着色剂，添加少量烧结助剂，可制得性能优良、颜色亮丽的蓝色氧化锆陶瓷；用纳米级ZrO为原料，2CoO为着色剂，添加少量烧结助剂，可制得性能优良、颜粉体与着色剂、烧结助剂（AlO、SiO等）按一定的比232例配料（配方见表1），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。34色亮丽的钴蓝色氧化锆陶瓷。【关键词】：氧化锆,蓝色陶瓷,钒锆蓝色料,CoO34引言ZrO陶瓷以其优异的机械性能、电子电气性能、增2韧性能、光学性能等赢得人们的厚爱，并广泛应用于各个领域，如刀具、模具、阀门、光纤连接器、陶瓷增韧、耐火材料、氧传感器、固体燃料电池等等。近年来，随着图1蓝色氧化锆陶瓷的制备工艺流程图Fig.1TheflowchartforpreparationblueZrOceramics2人们对高档装饰品需求的高速发展，ZrO陶瓷因强度高、2硬度大、韧性好、折射率高、宝石光泽及无过敏作用等特点，成为高档装饰的新宠材料，如表壳、表链、手链、表1制备蓝色氧化锆陶瓷的实验条件Table1ExperimentalconditionforpreparationblueZrOceramics2宝石等。但目前生产的彩色ZrO陶瓷只有黑色和白色两2种，其它颜色ZrO陶瓷还鲜见报道[1]。因此，彩色氧化2锆陶瓷的研究开发具有广阔的市场前景。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（一般低于1300℃）而获得。而氧化锆陶瓷的烧结温度较高，一般在1550~1650℃。在此温度下，大多数的色料或着色剂会分解、挥发。因此，采用简单添加色料或着色剂的方法，难以制得呈色鲜艳的彩色氧化锆陶瓷。要解决此问题，一方面需通过适当的措施降低烧结温度，另一方面要添加合适的着色剂及助剂抑制着色剂的分解、挥发。本课题拟采用上述方法制备蓝色氧化锆陶瓷，并研究氧化锆、着色剂、助剂等对氧化锆陶瓷颜色及性能的影响。1实验1.1原料注：M-ZrO为微米级氧化锆；N-ZrO为纳米级氧化锆221.3性能测试用三点弯曲法测定材料的抗弯强度；用HVS-50数显维氏硬度仪测试样品的维氏硬度；用JEM-6700型扫描电镜观察样品的显微结构；用Cary500型紫外-可见光谱仪分析样品的颜色；用D8型X射线衍射分析仪分析样品的物相组成。2.结果与讨论2.1ZrO对蓝色ZrO陶瓷呈色的影响22以微米级ZrO粉体为原料，钒锆蓝色料为着色剂，2不添加助剂，制备蓝色ZrO陶瓷（表1A系列）。实验发现：2当烧结温度低于1540℃，随着温度的提高，制品的相对密度增加，颜色加深；而温度高于1560℃，随着温度的提高，制品的相对密度降低，颜色明显变浅；在同一烧结温度下，随色料加入量的增加，颜色略有加深，但制品的强度和相对密度降低。并且所制备的陶瓷蓝色较浅、采用两种3%摩尔YO稳定的ZrO粉体为主要原232料。一种为市售微米级ZrO粉体，平均粒径1.23μm，2标记为M-ZrO。另一种为纳米级ZrO粉体，按文献[2]22收稿日期：2007-3-19作者简介：王峰，男，硕士，工程师，主要从事高技术陶瓷的研究。不均匀。为此，我们改用纳米级ZrO粉体为原料，制备2中国陶瓷│CHINACERAMICS│2007(43)第9期│45中国陶瓷2007年第9期蓝色ZrO陶瓷（表1B系列）。发现采用纳米级ZrO粉2.3着色剂的影响改变着色剂为CoO制备蓝色陶瓷，制备条件同表1。22体后，制品的烧结温度明显降低；在色料加入量相同的情况下，采用纳米级粉体制备的产品，其颜色更深、更艳丽。但是，制品的相对密度较低（小于85%）。钒锆蓝色料是硅酸锆固溶体型色料，由钒置换锆形成固溶体而呈色。硅酸锆的分解温度约为1550℃左右，34实验发现：采用微米ZrO粉体，不添加助剂，这时制备2的ZrO陶瓷仅有微弱的蓝色。大部分CoO挥发到匣钵234上使匣钵呈蓝色。采用纳米ZrO并添加助剂，所得制品2呈现纯正鲜艳的钴蓝色。图3中BC曲线是其可见光反射曲线。制品在450nm左右具有强烈的反射，制品的颜色纯