彩色氧化锆陶瓷的制备

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1、万方数据第36卷增刊l2007年8月稀有金属材料与工程RAREMETALMATERIALSANDBNGINEERING、，01．36，s“Ppl．1AugIlst2007彩色氧化锆陶瓷的制备张灿英，朱海涛，李长江，王继鑫(青岛科技大学材料学院，山东青岛266042)摘蔓：以色料或着色化合物为着色剂，采用传统工艺制各了彩色氧化锆陶瓷，并研究了氧化锆，着色剂、烧结温度、助剂等对彩色氧化锆陶瓷颜色的影响。结果表明：用微米级zf02为原料，错锆黄色料为着色剂，添加少量烧结助剂，可制得性能优良、颜色亮丽的洼黄色氧化锆陶瓷；用纳米级zr0：为原料，镶钒酸铵或cr2仉为着色剂，添加少量烧结助剂，可分

2、别制得性能优良、颜色亮丽的深黄色或绿色氧化锆陶瓷。关键词：氧化锆；彩色陶瓷；着色剂；制各中图法分类号：TQ174文献标识码：A文章编号：1002．185x(2007)s1．0266_03‘1引言zr02陶瓷具有强度高、硬度高、韧性好、耐腐蚀等优良的性能，被广泛应用于各个领域，如刀具、模具、阀门、耐火材料、氧传感器、固体燃料电池等【“。近年来，随着人们对装饰品需求的不断提高，彩色z帕2陶瓷以其优异的机械性能、鲜艳的颜色、金属光泽及无过敏作用等特点，成为高档装饰的新宠材料，如表链、手链、高档纽扣等。但目前生产的彩色zm2陶瓷只有黑色和白色2种，其他颜色zr02陶瓷还鲜见报道口】。因此，彩色

3、氧化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。本工作以2种氧化锆粉体为原料，加入合适的色料或着色剂以及适量助剂，通过降低烧结温度及抑制色剂的挥发制备彩色氧化锆陶瓷。2实验2．1原料采用2种3％摩尔分数Y2

4、0，稳定的zr02粉体为主要原料。一种为市售微米级厶O：粉体，平均粒度1．23岫i，标记为^乒zr02。另一种为纳米级z由2粉体，接文献[3】工艺制备，平均粒径为s0nm，标记为Ⅳ-z帕2。氧化铝粉，平均粒度120nm。二氧化硅粉，平均粒度80nm。镨锆黄色料，淄博福禄公司提供。Cr203，分析纯，天津市天河化学试剂厂。偏钒酸铵，化学纯，天津市博迪化工有限公司。2．2彩色氧化锆陶瓷的制备彩色氧化锆陶瓷的制备工艺如图1所示。将氧化锆粉体与着色剂、烧结助剂(A1203、si02等)按一定的比例配料(配方见表1)，然后用行星球磨机球磨3h。造粒后，采用模压成型制各素坯。干燥、烧结、精加工后得

5、到制品，并进行性能测试。目图l彩色氧化锆陶瓷的制各工艺流程图Fig，lThenowchanofcolorc啪mic8prcpa州叽2．3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FEsEM．6700型扫插电镜观察样品的显徽结构：用cary500型紫外一可见光谱仪分析样品的颜色；用20％的盐酸及氢氧化钠溶液浸泡样品48h，洗净后观察表面颜色、光收稿日期：2007一02．15基金项目：山东省优秀中青年科学家奖励基金(2006Bs04025)I青岛科技大学科技创新基金资助作者简介；张灿荚·女．1970年生，青岛科技大学材料化学研究室。山东青岛2

6、66042，电话：0532-84022676Email：cyzh蛆92001@163．伽n通讯作者t朱海涛EⅢ嚣iI：h凼u1970@163#om万方数据增刊l张灿英等：彩色氧化锫陶瓷的制备·267·泽的变化，评价其耐腐蚀性能。3结果与讨论3．1用镨锆黄色料制备黄色zr02陶瓷用镨锆黄色料为着色剂制各黄色zfoz陶瓷的条件见表l。以微米级zro：耪体为原料，镨锆黄色料为着色剂，若不添加任何助剂(表1A系列)，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，随着色科加入量的增加，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(表l

7、B系列)，制品的烧结温度可降低，并且在同样的色料加入量下，添加烧结助剂使里色更深、更鲜艳。襄1制备彩色氧化锆陶瓷的实验条件1hhklE难咖蚶坷∞Ⅱdi咖kprep盯椭∞brZr02唧。amics姗plesz帕2coI“8鸣Additi⋯。，Sim吨‘。∞纾a蛐％tcm口e咖r“℃AwriesM-zr022．100150¨1600Bs目ieBM．zr022．105一10146¨1560CBe—eBN-Zr022—1001420～1520Dseri