[發明專利]一種紅色氧化鋯陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 202110884310.4
• 申請日: 2021-08-03
• 公開（公告）號: CN113480309B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 熊焰;丁偉明;沈未
• 申請（專利權）人: 無錫乾鵬醫療科技有限公司
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/622;C04B35/64
• 代理公司: 無錫承果知識產權代理有限公司 32373
• 代理人: 張亮

本發明公開了一種紅色氧化鋯陶瓷及其制備方法，工程陶瓷材料技術領域，通過直接將氧化釔穩定劑的氧化鋯粉體、含鉻元素鹽的水溶液以及添加劑三者混合均勻；含鉻元素鹽的水溶液的質量與含氧化釔穩定劑的氧化鋯粉體的質量比是0.3:1～3:1，添加劑的加入量為含鉻元素鹽的水溶液質量的5～20％；將所述混合物干燥、成型，得到陶瓷坯體；將陶瓷坯體在空氣氣氛條件下，1400～1600℃溫度條件下進行燒結，保溫時間為0.5～4h，即制得紅色氧化鋯陶瓷。本發明制備方法工藝簡單，陶瓷坯體的燒結氣氛采用氧化性氣氛，無需真空或還原氣氛，成本低；陶瓷中鉻元素的含量低，不影響陶瓷的力學性能。

技術領域

本發明涉及工程陶瓷材料技術領域，尤其涉及一種紅色氧化鋯陶瓷以及這種紅色氧化鋯陶瓷的制備方法。

背景技術

氧化釔穩定氧化鋯能夠通過“相變增韌”機制有效改善材料的脆性，并且兼具良好的光澤質感，因此近年來在手機背板等工程領域諸多領域發展迅速。此外，氧化釔穩定氧化鋯陶瓷兼具良好的化學穩定性，也是目前人工義齒口腔修復領域中的主流材料之一，手機背板與人工義齒領域對于氧化鋯陶瓷的顏色具有不同的顏色需求。紅色不僅是深受喜愛的顏色，也是基礎的三原色色調之一，在色彩調配中具有重要作用。

三價的鈰(Ce)是常用紅色發色元素之一，例如中國發明專利申請CN201180013290.8、CN201980054812.5、CN201811294874.7都報道通過在將氧化鈰與氧化鋯粉體進行混燒結制備紅色氧化鋯陶瓷，但是燒結必須在還原氣氛下進行，以防止三價Ce元素的價態變化，因此對于工藝條件與制造設備的要求高，成本昂貴。

鉺(Er)是氧化鋯陶瓷中另一種常用的紅色發色元素，并且制備可以在氧化性氣氛下進行，例如中國發明專利申請CN201410856827.2、CN201810527020.2、CN201811414226.0都報道通過Er元素的加入實現氧化鋯陶瓷的粉紅色。但是元素Er是一種稀土元素，價格昂貴；此外，氧化鋯的晶體結構能夠固溶Er元素，過高Er元素固溶量會使得誘發氧化鋯晶體結構向立方晶型發生轉變，不利于材料的力學性能。

三價鐵(Fe)也是氧化鋯陶瓷中紅色色調的發色元素，例如發明專利CN201810436854.2與CN201410628158.3；但是Fe元素為過渡金屬元素，在制品中Fe元素在氧化鋯晶界上分布，不利于材料力學性能；并且Fe的熔點較低，在燒結過程中易揮發。此外，引入高溫紅色色劑也是紅色氧化鋯制備的方法之一，例如中國專利CN201510115422.8報道了一種磷酸鋯型高溫鎳紅陶瓷色料及其制備方法，但是著色劑成分復雜、合成成本高，且色劑添加量較高，不利于材料的力學性能。

發明內容

針對現有技術存在的問題與不足，本發明提供一種紅色氧化鋯陶瓷及其制備方法，能夠在有氧條件下，使用普通微量著色劑，通過簡單的工藝，既能實現預期的紅色著色效果，又不影響氧化鋯陶瓷的力學性能。

本發明提供的第一個技術方案是紅色氧化鋯陶瓷的制備方法，包括：

將含氧化釔穩定劑的氧化鋯粉體、含鉻元素鹽的水溶液以及添加劑三者直接混合均勻；

其中，含鉻元素鹽的水溶液的質量與含氧化釔穩定劑的氧化鋯粉體的質量比是0.3:1～3:1，添加劑的加入量為含鉻元素鹽的水溶液質量的5～20％；

將所述混合物干燥、成型，得到陶瓷坯體；

將所述陶瓷坯體在空氣氣氛條件下，1400～1600℃溫度條件下進行燒結，保溫時間為0.5～4h，即制得紅色氧化鋯陶瓷。若在還原性氣氛下，三價鉻的化學價態會被還原成二價。因此，在空氣氣氛條件下燒結。

在一種實施案例中，所述含氧化釔穩定劑的氧化鋯粉體中氧化釔的摩爾百分數為1.5～5％。

在一種實施案例中，所述含鉻元素鹽的水溶液為硫酸鉻，硫酸亞鉻，氯化鉻，氯化亞鉻，硝酸鉻，硝酸亞鉻，草酸鉻中的至少一種的水溶液。