一种氧化锆陶瓷及其制备方法

本发明涉及陶瓷，尤其涉及一种氧化锆陶瓷及其制备方法。

背景技术：

1、zro2陶瓷具有低导热系数，低热膨胀系数，高化学稳定性，机械性能优异，抗腐蚀性能良好等特点，使其不仅在科研领域成为研究热点，而且广泛应用于工业和生活中的各个领域，诸如氧化锆研磨体、陶瓷刀具、牙科材料、耐火材料、氧传感器、仪器仪表及高档装饰陶瓷部件等。近年来，随着人们生活水平的提高，对彩色氧化锆高档装饰陶瓷品的要求也不断提高，比如色彩、光泽度、亮度等。

2、光致变色是指物质在两种具有明显不同颜色状态下的可逆转换，且至少在一个方向上是通过光照射引起的。由于其内部结构的改变，在紫外漫反射光谱中可以观察到辐照前后吸收峰的明显改变，这也是其具有宏观颜色改变现象的直接原因。目前，光致变色材料的研究热点是利用材料的光致变色特性，实现荧光发射强度的可逆调制，从而设计出具有高荧光调制对比度的材料，满足其在防伪和光学信息存储领域的应用。然而，将光致变色功能性与氧化锆陶瓷结构性相结合的研究还未见报道。因此，在保证氧化锆陶瓷优良结构性能的前提下，迫切需要研究一种氧化锆陶瓷及其制备方法，以解决其只能实现单种颜色显示的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种氧化锆陶瓷及其制备方法，以解决现有技术中氧化锆陶瓷仅能够实现单种颜色显示的问题。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种氧化锆陶瓷的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)将氧化锆、三氧化二钇、五氧化二铌、氧化铒、分散剂和水混合，得到混合浆料；

5、(2)将混合浆料顺次进行砂磨、喷雾造粒、干压成型，得到陶瓷坯体；

6、(3)将陶瓷坯体顺次进行排胶、烧结，得到氧化锆陶瓷。

7、作为优选，所述步骤(1)中，氧化锆、三氧化二钇、五氧化二铌和氧化铒的质量比为567～756：33～44：199.3～398.6：0.7～1.4。

8、作为优选，所述步骤(1)中，分散剂包含聚甲基丙烯酸铵、聚丙烯酸铵、三聚磷酸钠、聚乙二醇2000和六偏磷酸钠中的一种或几种。

9、作为优选，所述分散剂的质量占氧化锆、三氧化二钇、五氧化二铌和氧化铒总质量的0.25～0.45％。

10、作为优选，所述步骤(1)中，混合浆料的固含量为45～55wt％。

11、作为优选，所述步骤(2)中，砂磨的转速为1500～2000rpm，砂磨的时间为2～6h。

12、作为优选，所述步骤(2)中，混合浆料砂磨后加入聚乙烯醇再喷雾造粒；

13、所述聚乙烯醇的质量占氧化锆、三氧化二钇、五氧化二铌和氧化铒总质量的0.3～1.5％。

14、作为优选，所述步骤(2)中，喷雾造粒的雾化频率为36～46hz，喷雾造粒的进风温度为200～250℃，喷雾造粒的出风温度为85～95℃。

15、作为优选，所述步骤(3)中，排胶的温度为500～700℃，排胶的时间为6～10h；所述烧结的温度为1250～1450℃，烧结的时间为2～6h。

16、本发明提供了一种上述制备方法制得的氧化锆陶瓷，所述氧化锆陶瓷具有光致变色效应。

17、本发明的有益效果：

18、(1)本发明通过砂磨工艺将混合浆料中的粉体细化至纳米级(80nm以下)，粉体活性增强，粒子间的传质距离缩短，着色剂氧化铒能够混合均匀，弥补了传统固相反应法容易造成陶瓷色彩分布不均匀，烧结温度高，生产效率低的缺陷。

19、(2)砂磨前只需添加适量去离子水，其制备过程简易方便，成本低，周期短，重复性好，更适合工业生产，解决了共沉淀法工艺中洗涤氯离子时需要大量的去离子水，成本高，环境污染大等问题。

20、(3)本发明制得的氧化锆陶瓷具有光致变色效应，通过交替照射紫外光和加热处理，可以发生可逆的颜色变化，并且光致变色对比度高，响应时间快，在显色-脱色过程具有高的可逆性和循环寿命，机械性能优良。

21、(4)本发明通过调节五氧化二铌的添加量，能够制备出一系列结构致密并且具有不同光致变色对比度的氧化锆陶瓷。

技术特征：

1.一种氧化锆陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，氧化锆、三氧化二钇、五氧化二铌和氧化铒的质量比为567～756：33～44：199.3～398.6：0.7～1.4。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，分散剂包含聚甲基丙烯酸铵、聚丙烯酸铵、三聚磷酸钠、聚乙二醇2000和六偏磷酸钠中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂的质量占氧化锆、三氧化二钇、五氧化二铌和氧化铒总质量的0.25～0.45％。

5.根据权利要求2或4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，混合浆料的固含量为45～55wt％。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，砂磨的转速为1500～2000rpm，砂磨的时间为2～6h。

7.根据权利要求2或4或6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，混合浆料砂磨后加入聚乙烯醇再喷雾造粒；

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，喷雾造粒的雾化频率为36～46hz，喷雾造粒的进风温度为200～250℃，喷雾造粒的出风温度为85～95℃。

9.根据权利要求6或8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，排胶的温度为500～700℃，排胶的时间为6～10h；所述烧结的温度为1250～1450℃，烧结的时间为2～6h。

10.权利要求1～9任意一项所述的制备方法制得的氧化锆陶瓷，其特征在于，所述氧化锆陶瓷具有光致变色效应。

技术总结本发明提供了一种氧化锆陶瓷及其制备方法，属于陶瓷技术领域。本发明首先将氧化锆、三氧化二钇、五氧化二铌、氧化铒、分散剂和水混合，得到混合浆料；再将混合浆料顺次进行砂磨、喷雾造粒、干压成型，得到陶瓷坯体；最后将陶瓷坯体顺次进行排胶、烧结，得到氧化锆陶瓷。本发明制得的氧化锆陶瓷具有光致变色效应，通过交替进行365nm紫外光辐照和加热处理，可以发生可逆的颜色变化，且该显色‑脱色过程具有高的可逆性和循环寿命。技术研发人员：包金小,温强强,王青春,阮飞,马雨威,李红霞,尚炜翔,刘国奇,海文智受保护的技术使用者：内蒙古科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11