本发明专利技术涉及一种蓝色稀土锆陶瓷粉及其制造和应用，采用CoAl2O4、稀土氧化物、Al2O3、ZrO2、稀土锆陶瓷粉、稀土锆陶瓷前驱体、稀土锆陶瓷中间体及水等物料球磨成浆料，再加入PVA、CMC等粘接剂和分散剂混合均匀，制得按干基重量份计由CoAl2O40.1～10、以氧化物计Y2O33.0～8.0、Gd2O30.01～3、La2O30～3、CeO20～3、Pr6O110～0.1、Nd2O30～0.1、Tb4O70～0.1、Al2O30～3、ZrO270-95及粘接剂0～20、分散剂0～2组成的，外观呈蓝色的蓝色稀土锆结构陶瓷粉。将蓝色稀土锆结构陶瓷粉经成型、灼烧、机加工及抛磨制得蓝色稀土锆结构陶瓷产品。本发明专利技术增加了典雅的蓝色锆陶瓷产品种类，以鲜艳的色彩和使用安全的特点被人们接受，提高了生活品质，增强了锆陶瓷制品的抗老化等性能，扩大了稀土的应用领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种陶瓷材料，尤其涉及一种彩色陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
稀土锆结构陶瓷材料具有硬度大、强度高、韧性好、抗磨损和抗划伤性能强等优点，被广泛地应用在高精密度、高耐磨损、高可靠度机械零部件或电子元器件行业、航天航空、光电通信、军工高端产品等高科技领域。由于其还具有与天然宝石相近的致密度、质感和硬度等特征，已成为陶瓷种表配件、各种装饰品和陶瓷刀等高档民用领域的新宠材料。但由于稀土锆结构陶瓷材料本身呈白色，色调单一，无法满足各种民用领域各种高档制品的要求，所以彩色稀土锆结构陶瓷成为其在民用领域广泛应用的研发重点。公开号为101475374的中国专利“一种粉蓝色氧化锆陶瓷制备方法及所制得的产品”公布了一种粉蓝色氧化锆陶瓷，其采用在氧化锆粉体中添加氧化钴、二氧化硅、氧化铝、 五氧化二钒、氧化镁，经过球磨、干燥、过筛、混炼、注射、溶剂脱脂、热脱脂、烧成、粗加工、精加工、抛光制备出粉蓝色氧化锆陶瓷及制品，但由于其添加较多的二氧化硅、五氧化二钒和氧化镁，这些氧化物在氧化锆的烧结阶段，在相对较低的温度下生成液相，并聚集形成熔池，降温时，析出的氧化物晶体尺寸异常长大，或者在氧化锆晶界处呈玻璃相保存，这些异常长大的晶体和玻璃相严重降低材料料韧性、强度和硬度；且部分加入的氧化钴不能进入氧化锆晶格，在晶界处析出或成玻璃相，一方面降低氧化锆陶瓷的物理性能，另一方面在使用时还存在重金属元素易溶出的安全隐患；前述粉蓝色氧化锆及目前市售氧化锆制品均未添加钆元素，随时间增加，氧化锆制品的抗弯强度、断裂韧性等性能不同程度地下降，其抗老化性能较低。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种制备工艺简单、使用安全的高性能蓝色稀土锆结构陶瓷材料及其制备方法。本专利技术目的的实现，采用的技术方案为采用CoAl2O4作为发色添加剂，代替直接添加CoO，能够避免在烧制结束后，氧化钴的析出，从而避免使用中钴金属离子的溶出，给安全使用带来隐患；采用CoAl2O4使钴固定在晶格处，从而使发色饱和，使用安全；添加A1203、 Gd203、La2O3和IO3，增加材料的韧性和抗老化性能，延长材料的使用寿命和应用范围；用 CeO2,Pr6O11,Nd2O3^Tb4O7调整蓝色稀土锆结构陶瓷制品的发色。在锆陶瓷中添加少量Gd2O3， 使钆原子进入氧化锆晶格，可以起到抵消锆陶瓷晶格由于钇原子进入晶格引起的歧变，从而增强锆陶瓷的抗老化性能。本专利技术的蓝色稀土锆结构陶瓷粉，按干基重量份计由CoAl2O4O. 1 10及以氧化物计 1033· O 8. O、Gd2O3O. 01 3、La2O3O 3、CeO2O 3、Pr6O11O 0. 1、Nd2O3O 0. 1、 Tb4O7O 0. 1、Al2O3O 3、Zr0270-95及粘接剂0 20、分散剂0 2组成，外观呈蓝色粉末。本专利技术的蓝色稀土锆结构陶瓷粉优选方案为粒度D5tl = 0. 4 μ m 40 μ m，粒度分布系数为(D75-D25)/(D75+D25) ( 0. 5，粘接剂为PVA，分散剂为CMC。本专利技术蓝色稀土锆结构陶瓷粉制备方法，包括以下步骤步骤一按配比将粉状物料CoA1204、Gd203、La2O3> CeO2, Pr6O11, Nd2O3> Tb4O7, A1203、 Y2O3> ZrO2,或 CoAl2O4 与稀土锆陶瓷粉及 Gd203、La203> CeO2, Pr6O11, Nd203、Tb4O7, Al2O3,或 CoAl2O4 与稀土锆陶瓷前驱体及 Gd2O^Lii2OrCeO2Jr6O1PNd2O3Jb4Op Al2O3,或 CoAl2O4 与稀土锆陶瓷中间体及Gd203、La203> CeO2, Pr6O11, Nd2O3> Tb4O7, Al2O3,与去离子水球磨成为D50 = 0. 4μπι 1. Oym 的浆料一。步骤二 在浆料一中加入PVA、CMC继续球磨得浆料二，所述PVA、CMC与各氧化物总重量的重量比为粘接剂/ Σ氧化物=0 20 100，分散剂/ Σ氧化物=0 2 100 ；步骤三将浆料二干燥后粉碎得到粒度D5tl彡0.4μπκ粒度分布系数(D75-D25)/ (D75+D25) ^ 0.5的蓝色稀土锆造粒粉，或输入喷雾造粒机进行喷雾造粒，得到粒度 D50彡10 μ m，粒度分布系数(D75-D25)/(D75+D25) ( 0. 5的蓝色稀土锆造粒粉。本专利技术蓝色稀土锆结构陶瓷粉的另一制备方法，包括以下步骤步骤甲将氧氯化锆与去离子水配成溶液，与Y、Co、Al、La、Gd、Ce、Pr、Nd、Tb、Al 等元素溶液按配方加入到反应釜搅拌混勻成混合料液。步骤乙用沉淀剂沉淀混合料液，经过滤、洗涤后得到蓝色稀土锆陶瓷前驱体，所述沉淀剂为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸钾中的至少一种溶液。步骤丙灼烧步骤乙所得前驱体，得到蓝色稀土锆陶瓷中间体；前驱体中的部分钴氢氧化物或钴的碳酸盐与氢氧化铝混合在一起，灼烧时转化为CoAl2O4存在于蓝色稀土锆陶瓷中间体中。相关化学反应方程式Co (OH) 2+2A1 (OH) 3 — CoAl2O4CoC03+2A1 (OH) 3 — CoAl2O4步骤丁 将步骤丙所得蓝色稀土锆氧化物中间体经粉碎后得到D5tl彡0.4μπκ Sbet =20 的蓝色稀土锆气流粉；步骤戊将步骤丁所得蓝色稀土锆气流粉与去离子水混合并球磨均勻，加入 PVA、CMC充分混勻后用喷雾造粒机进行喷雾造粒，得到粒度D5tl ^ 10 μ m，粒度分布系数 (D75-D25)/(D75+D25) ( 0. 5 的蓝色稀土锆造粒粉。由于此方法生成的CoAl2O4相对较少，显色效果较直接添加CoAl2O4略弱。可以继续添加部分CoAl2O4以增强显色效果。本专利技术蓝色稀土锆结构陶瓷粉制备的蓝色稀土锆结构陶瓷，由CoAl2O4O. 1 10. Owt%及以氧化物计 &033· O 8. 0w%, Gd2O3O. 01 3wt%、La2O3O 3wt%、CeO2O 3wt%,Pr6O11O 0. 1 wtNd2O3O 0. IwtTb4O7O 0. Iwt%^Al2O3O 3wt%、余量 ZrO2 组成，呈整体蓝色，断裂韧性彡4MPa · m1/20本专利技术蓝色稀土锆结构陶瓷的制备方法，包括将蓝色稀土锆造粒粉进行干压成型得到生坯，经1400°C 1550°C烧结后的毛坯经过加工等步骤得到蓝色稀土锆结构陶瓷成品。在排胶及灼烧过程中蓝色稀土锆结构陶瓷粉中的粘接剂、分散剂等有机物转变为 CO2、水等物质逸出。本专利技术蓝色稀土锆结构陶瓷的另一制备方法，包括以下步骤将蓝色稀土锆气流粉或造粒粉进行注射成型得到生坯，排胶后烧结的毛坯经过加工得到蓝色稀土锆结构陶瓷成品。本专利技术蓝色稀土锆结构陶瓷的优选制备方法，包括以下步骤步骤A 将过硫酸铵配成50 55wt %过硫酸铵水溶液；步骤B:按重量比PP PE 过硫酸铵=40 40 10 11配制PP、PE和过硫酸铵水溶液引发剂；步骤C 将PP、PE和过硫酸铵水溶液引发剂与蓝色稀土锆气流粉配成蓝色稀土锆气流粉含量为50-55wt%的蓝色本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种蓝色稀土锆结构陶瓷粉，其特征在于按干基重量份计由CoAl2O4O. 1 10及以氧化物计 1033· O 8. O、Gd2O3O. 01 3、La2O3O 3、CeO2O 3、Pr6O11O 0. 1、Nd2O3O 0.1、Tb4O7O 0. 1、Al2O3O 3、Zr0270-95及粘接剂0 20、分散剂0 2组成，外观呈蓝色粉末。2.根据权利要求1所述蓝色稀土锆结构陶瓷粉，其特征在于，粒度为D5tl= 0. 4 μ m 40 μ m,粒度分布系数为(D75-D25) / (D75+D25)彡0. 5，所述粘接剂为PVA，分散剂为CMC。3.如权利要求1或2所述蓝色稀土锆结构陶瓷粉制备方法，其特征在于包括以下步骤步骤一按配比将粉状物料 CoA1204、Gd203、La2O3> CeO2, Pr6O11, Nd2O3> Tb4O7, A1203、Y2O3> ZrO2,或 CoAl2O4 与稀土锆陶瓷粉及 Gd2O^Lii2OrCeO2Jr6O1PNd2O3Jb4OpAl2O3,或 CoAl2O4 与稀土锆陶瓷前驱体及 Gd203、La203> CeO2, Pr6O11, Nd2O3> Tb4O7, Al2O3,或 CoAl2O4 与稀土锆陶瓷中间体及 Gd203、L￡i203、Ce02 Jr6O11Jd2O^ Tb407、Al203，与去离子水球磨成为 D50 = 0. 4 μ m 1.0 μ m的浆料一；步骤二 在浆料一中加入PVA、CMC继续球磨得浆料二，所述粘接剂、分散剂与各氧化物总重量的重量比为粘接剂/ Σ氧化物=0 20 100，分散剂/ Σ氧化物=0 2 100； 步骤三将浆料二干燥后粉碎得到粒度D5tl彡0.4μπκ粒度分布系数(D75-D25)/ (D75+D25) ( 0.5的蓝色稀土锆造粒粉，或输入喷雾造粒机进行喷雾造粒，得到粒度 D50彡10 μ m，粒度分布系数(D75-D25)/(D75+D25) ( 0. 5的蓝色稀土锆造粒粉。4.如权利要求1或2所述蓝色稀土锆结构陶瓷粉的制备方法，其特征在于包括以下步骤步骤甲将氧氯化锆或硝酸氧锆与去离子水配成溶液，与Y、Co、Al、La、Gd、Ce、Pr、Nd、 Tb、Al元素溶液按配方加入到反应釜搅拌混勻成混合料液；步骤乙用沉淀剂沉淀混合料液，经过滤、洗涤后得到蓝色稀土锆陶...
【专利技术属性】
技术研发人员：龚斌，钟晓林，刘革命，杨惠明，王文平，李联和，谢楠，彭牛生，
申请(专利权)人：赣州虔东稀土集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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