结构色陶瓷的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种结构色陶瓷的制备方法，生产工艺简单、成本低廉，可供大规模制备。其技术方案为：方法包括：（１）混合陶瓷原料，置于刚玉坩埚中；（２）在高温炉中加热升温；（３）保持加热后的温度，使原料熔融并充分混合；（４）取出熔融并充分混合后的原料，快速冷却使之脆裂成粉末；（５）将脆裂后的粉末置于球磨机中进行球磨处理；（６）将球磨后的粉末混合，置于马弗炉中恒温退火；（７）取出恒温退火后的粉末，在空气中缓慢冷却至室温。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
光子非晶材料所产生的结构色具有明亮而柔和的特点。如同颜料和色素成色一 样，光子非晶结构成色不具备虹彩效应，在不同观察角度所展现的颜色是完全一样的。这种 各向同性的色泽给人带来一种柔和的感受。同时，光子非晶结构色保留了结构色的高亮度 和高饱和度的优点。通常来说，结构色的亮度可在色素色亮度的三到四倍。因此，光子非晶 材料提供了一种更适合我们视觉感受的结构色。在民用领域，我们生活中使用的陶瓷的釉色完全来自于化学离子，通常这些化学 离子都具有毒性。这些离子附着在釉面的表层内，很容易跟随食物进入人体，对人的健康产 生伤害。利用物理成色机制得到结构色的陶瓷可以很好的解决这个问题，其特性为生产和 使用环节非常环保，完全没有毒性。但目前的主要困难是，结构色材料的制备成本非常高， 而且工艺十分复杂，远未能达到大规模制备的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述问题，提供了一种，生产工艺 简单、成本低廉，可供大规模制备。本专利技术的技术方案为本专利技术揭示了一种，包括(1)混合陶瓷原料，置于刚玉坩埚中；(2)在高温炉中加热升温；(3)保持加热后的温度，使原料熔融并充分混合；(4)取出熔融并充分混合后的原料，快速冷却使之脆裂成粉末；(5)将脆裂后的粉末置于球磨机中进行球磨处理；(6)将球磨后的粉末混合，置于马弗炉中恒温退火；(7)取出恒温退火后的粉末，在空气中缓慢冷却至室温。根据本专利技术的的一实施例，步骤(1)中的该陶瓷原料包括 SiO2和Al2O3粉末，混合两者的质量配比范围为10 1到12 1。根据本专利技术的的一实施例，步骤O)中在高温炉中以每分 钟10摄氏度的加热速率升温到1300摄氏度。根据本专利技术的的一实施例，步骤(3)中保持的熔融温度是 1300摄氏度。根据本专利技术的的一实施例，步骤(5)中的球磨处理需要2 小时。根据本专利技术的的一实施例，步骤(6)中是在800摄氏度的 马弗炉中恒温退火8小时。3本专利技术对比现有技术有如下的有益效果本专利技术的技术方案提出了一种结构色陶 瓷的制备方法，相较于离子成色的陶瓷，本专利技术制备出来的颜色属于结构色，无毒无害。而 且这种制备方法工艺简单、成本低廉，可供大规模制备。本专利技术制备出来的颜色表现为非虹 彩，即从不同角度观察，获得的颜色均相同。附图说明图1是本专利技术的的较佳实施例的流程图。 具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的描述。本专利技术的结构色陶瓷的成色机理是通过分相原理使陶瓷中的富钙相和富铝相分 离，形成两种具有不同光学折射率的介质相间排列，由该两种介质构成的结构具有近程相 关性而不具有长程相关性且光学相关长度在200纳米左右。这种结构色陶瓷的性质有颜 色来自于对空间入射光的反射；在没有吸收物质的情况下，反射和透射颜色互补；不具有 虹彩现象，从不同方向观察颜色统一。因此，本专利技术的是通过分相原理使陶瓷中的富钙相和富铝 相分离，形成两种具有不同光学折射率的介质相间排列，由该两种介质构成的结构具有近 程相关性而不具有长程相关性且光学相关长度在200纳米左右。下面结合图1来详细描述本专利技术的的一个实施例。步骤Sl 混合陶瓷原料，置于刚玉坩埚中。其中陶瓷原料可包括SiO2和Al2O3粉末，混合两者的质量配比范围通常为10 1 到 12 1。步骤S2 在高温炉中以每分钟10摄氏度的加热率升温到1300摄氏度。步骤S3 保持1300摄氏度的高温大约2小时，使原料熔融并充分混合。步骤S4 取出熔融并充分混合后的原料，快速冷却使之脆裂成粉末。步骤S5 将脆裂后的粉末置于球磨机中，进行2小时的球磨操作。步骤S6 将球磨后的粉末混合后，置于800摄氏度的马弗炉中恒温退火8小时。步骤S7 取出恒温退火后的粉末，在空气中缓慢冷却至室温。室温通常是约20摄氏度。此时的结构色陶瓷是由两种具有不同光学折射率的介 质相间而成，且这两种介质构成的结构具有近程相关性而不具有长程相关性，且光学相关 长度在200纳米之间。这种结构具有无虹彩现象的物理的颜色，通过不同的组分配比和控 制退火温度可以改变生成结构的光学相关长度，从而调节颜色。光谱分析可以表明颜色来 源于光的反射而不是吸收。陶瓷体系属于无机物复合体系，根据成分的不同，部分种类能够实现两相或多相 不混溶分相，具有正常相分离曲线。其主要分相机理包括1，成核-生长机理，其中一相以 球形颗粒形式分布在母体相中，这些球形颗粒的位置分布具有与可见光波长尺度相当的短 程周期性，形成光子非晶结构。2，Spinodal分解机理，分离的两相形成双联通海绵状网络 结构，这种海绵体网络也具有与可见光波长尺度相当的短程周期性。相比于其他光子晶体或光子非晶的制备方法，陶瓷分相釉的烧制成本非常低廉，适合于大规模生产。在民用领域，我们生活中使用的陶瓷的釉色完全来自于化学离子，我们 可称这种釉为离子成色低温釉。而具有光子非晶结构的分相釉可称为物理成色分相釉。本 专利技术制备的物理成色分相釉具有如下几个优点首先，物理成色分相釉的色彩更加明亮，饱 和度也更高。其次，物理成色分相釉的颜色是物理颜色，完全没有毒性。而传统的离子成色 低温釉的色彩依靠化学离子，通常这些化学离子都具有毒性。这些离子附着在釉面的表层 内，很容易跟随食物进入人体，对人的健康产生伤害。 上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本专利技术的，本领域普通技 术人员可在不脱离本专利技术的专利技术思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而 本专利技术的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的 最大范围。权利要求1.一种，包括(1)混合陶瓷原料，置于刚玉坩埚中；(2)在高温炉中加热升温；(3)保持加热后的温度，使原料熔融并充分混合；(4)取出熔融并充分混合后的原料，快速冷却使之脆裂成粉末；(5)将脆裂后的粉末置于球磨机中进行球磨处理；(6)将球磨后的粉末混合，置于马弗炉中恒温退火；(7)取出恒温退火后的粉末，在空气中缓慢冷却至室温。2.根据权利要求1所述的，其特征在于，步骤(1)中的该陶瓷原 料包括SiO2和Al2O3粉末，混合两者的质量配比范围为10 1到12 1。3.根据权利要求1所述的，其特征在于，步骤(2)中在高温炉中 以每分钟10摄氏度的加热速率升温到1300摄氏度。4.根据权利要求3所述的，其特征在于，步骤(3)中保持的熔融 温度是1300摄氏度。5.根据权利要求4所述的，其特征在于，步骤(5)中的球磨处理 需要2小时。6.根据权利要求5所述的，其特征在于，步骤(6)中是在800摄 氏度的马弗炉中恒温退火8小时。全文摘要本专利技术公开了一种，生产工艺简单、成本低廉，可供大规模制备。其技术方案为方法包括(1)混合陶瓷原料，置于刚玉坩埚中；(2)在高温炉中加热升温；(3)保持加热后的温度，使原料熔融并充分混合；(4)取出熔融并充分混合后的原料，快速冷却使之脆裂成粉末；(5)将脆裂后的粉末置于球磨机中进行球磨处理；(6)将球磨后的粉末混合，置于马弗炉中恒温退火；(7)取出恒温退火后的粉末，在空气中缓慢冷却至室温。文档编号C04B35/14GK102050627SQ20091019770公开日2011年5月11日 申请日期2009年10月27日 优先权日2009年10月2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构色陶瓷的制备方法，包括：（１）混合陶瓷原料，置于刚玉坩埚中；（２）在高温炉中加热升温；（３）保持加热后的温度，使原料熔融并充分混合；（４）取出熔融并充分混合后的原料，快速冷却使之脆裂成粉末；（５）将脆裂后的粉末置于球磨机中进行球磨处理；（６）将球磨后的粉末混合，置于马弗炉中恒温退火；（７）取出恒温退火后的粉末，在空气中缓慢冷却至室温。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董必勤，殷海玮，詹天荣，刘晓晗，资剑，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31