[發明專利]一種制備彩色氧化鋯陶瓷部件的方法

有效

• 申請號: 201010173567.0
• 申請日: 2010-05-13
• 公開（公告）號: CN101857433A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 謝志鵬;劉冠偉
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/622;C04B41/85
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

技術領域

本發明屬于陶瓷材料制備技術和陶瓷注射成型技術領域，具體涉及一種制備彩色氧化鋯陶瓷部件的方法，該方法是通過將注射成型脫脂后的坯體在著色溶液中浸泡來實現的。

背景技術

氧化鋯陶瓷具有強度大、硬度高、韌性好、耐腐蝕、耐磨損等優良的性能，被廣泛的應用于各個領域，如刀具、表殼、模具、閥門、耐火材料、氧傳感器、固體燃料電池等。近年來，隨著人們對裝飾品要求的不斷提高，彩色氧化鋯陶瓷以其優異的機械性能、鮮艷高雅的色調、金屬光澤及環境友好、無毒害無過敏等特點，成為高檔裝飾領域的新寵，如高檔手表的表殼、表鏈，手機外殼、高級紐扣等。但目前生產的彩色氧化鋯陶瓷多數仍局限于白、黑兩色，而且傳統彩色氧化鋯陶瓷的制備工藝(如球磨等)工序復雜，易造成著色不均、著色劑相互污染等問題，這些因素制約了彩色氧化鋯的生產和更加廣泛的應用。

陶瓷注射成型(Ceramics?Injection?Molding簡稱CIM)是一種在聚合物注射成型技術比較成熟的基礎上發展起來的近凈尺寸可塑成型方法，它可以高效率地進行批量生產，獲得尺寸精確、形狀復雜的陶瓷部件，生產過程機械化和自動化程度高。本發明使用工業用高純氧化鋯粉直接注射成型，將初步脫脂后的坯體置于金屬鹽溶液中浸泡即實現了著色劑的引入，而且通過控制浸泡時間可以實現染色深度的調控。該方法省去了傳統工藝中成型前將氧化鋯粉體和著色劑預混的工藝，將材料合成和成型工藝結合在一起，極大的提高了生產效率，降低了成本，而且比起傳統工藝耗費的著色劑更少，可以減少昂費、且多為有毒的著色離子的使用量。該方法將提高彩色氧化鋯陶瓷的生產效率，有望應用于工業生產。

發明內容

本發明目的在于提供一種制備彩色氧化鋯陶瓷部件的方法，該方法是采用注射成型脫脂后溶液浸泡的方法制備彩色氧化鋯陶瓷部件。

一種制備彩色氧化鋯陶瓷部件的方法，按照以下操作步驟進行：

(1)在混煉機上于150～180℃條件下將注射成型配料混煉，所述注射成型配料及其質量百分比為：氧化鋯粉85～90％；低熔點粘結劑8～12％；非可溶性骨架粘結劑2～4％；

(2)將步驟(1)混煉所得的喂料在注塑機上注射成型；

(3)將步驟(2)注射成型獲得的坯體初步脫脂、干燥，脫脂時間為4～60h，脫脂溫度為20～200℃；

(4)將初步脫脂、干燥后的坯體放入含有著色離子的溶液中浸泡，浸泡溫度為20～50℃，浸泡時間為1h～24h；

(5)將步驟(4)浸泡過的坯體于450℃排膠，然后燒結，燒結溫度為1400℃～1600℃，保溫時間為1～10小時，從而得到彩色氧化鋯陶瓷部件。

所述氧化鋯粉的純度為99.99％以上，為釔或鈰穩定的氧化鋯粉，粒徑≤200nm。

所述低熔點粘結劑為石蠟、硬脂酸和鄰苯二甲酸丁二醇脂中的一種或多種。

所述非可溶性骨架粘結劑為聚乙烯、聚丙烯和聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或多種。

注射成型可以在工業用的臥式注塑機上進行。

所述脫脂為溶劑脫脂、催化脫脂或虹吸脫脂。

步驟(4)所述含有著色離子的溶液為以下一種或多種物質的水溶液：Er⁺，Fe³⁺，Cr³⁺，Al³⁺的硝酸鹽，含有著色離子的溶液的濃度為0.1～3mol/L。

所述燒結所用氣氛為空氣、惰性氣氛或還原性氣氛。

本發明的有益效果：該方法使用工業用氧化鋯粉無需經過任何預處理即可直接用于注射成型，這極大的節約了生產時間和成本，尤其適合工業化生產；將成型、初步脫脂后的坯體置于含有著色離子的溶液中浸泡，即可以實現致色組元的引入，從而達到改變氧化鋯顏色的目的，而且通過控制浸泡時間可以實現染色深度的調控。該方法省去了傳統工藝中成型前將氧化鋯粉體和著色劑預混成彩色陶瓷料的工藝，將材料合成和成型工藝結合在了一起，極大的提高了生產效率，降低了成本。

附圖說明

圖1為本發明實施例1制備的注射成型后坯體的顯微組織圖；

圖2為本發明實施例1制備的經初步脫脂后坯體的顯微組織圖。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明的方法作進一步的描述。

實施例1