[发明专利]一种黑色氧化锆陶瓷材料组合物及其应用

说明书

本发明公开了一种黑色氧化锆陶瓷材料组合物，包含以下质量百分含量的成分：氧化铁0.01‑4％、氧化钴0.01‑3.5％、氧化铝0.01‑15％、氧化锌0‑3.5％、氧化钇2‑7％、氧化钛0‑4％、二氧化硅0.01‑1.0％，余量为含有氧化铪的氧化锆。本发明通过在氧化锆陶瓷粉体里面添加黑色的着色剂，控制所添加的二氧化硅和氧化铝的粒度，提高氧化锆陶瓷的遮盖力和黑度，降低其透光度，提高其成型瓷体的机械强度，保证产品颜色和强度两方面的优异效果。同时，本发明还公开了采用所述黑色氧化锆陶瓷材料组合物制备而成的黑色氧化锆陶瓷以及所述黑色氧化锆陶瓷的制备方法。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷材料粉体及其应用，尤其是一种黑色氧化锆陶瓷材料组合物及其应用。

背景技术

二氧化锆由于具有优良的力学、热学、电学性能，在结构材料、光学元件、氧敏元件和燃料电池等方面有着广泛的应用。近年来，随着人们对装饰品需求的高速发展，黑色氧化锆陶瓷以其优异的机械性能、鲜艳的颜色、金属光泽和无过敏作用等特点，成为高档装饰的新宠材料，在高档表链、手链、手机外壳等有着广阔的市场前景。然而普通工艺生产的黑色氧化锆陶瓷存在脆性大、强度低、颜色均一性差、黑度不足、透光性好、颜色遮盖力不足等不良缺点，无法满足高黑度手机板等外观元件的要求。

颜色和强度一直是陶瓷外观件亟待解决的两大问题。在颜色方面，现有的技术方案是将氧化锆陶瓷进行真空、还原气氛或惰性气氛中发黑，形成氧空位，从而形成色心的点缺陷，产生对光的吸收效应。比较相近的技术是在氧化锆中掺杂铁、钴、镍等色料氧化物，通过添加色料提高对光的吸收，从而提高氧化锆材料的遮盖力和黑度。在强度方面，现有技术方案一般是直接将氧化锆和其他添加剂直接球磨后配制浆料，对二氧化硅的添加量和粒度也没有做详细的剖析，导致成型瓷体的强度和脆性不合理想。

使用真空炉、还原气氛炉或惰性气氛炉，需要将氧化锆在空气中烧结成瓷，再在上述烧结炉中发黑，这样做极大增加了生产工艺的成本，对特殊形状和厚薄不一的产品在发黑过程中容易因为色心不均匀性导致出现色差，造成产品黑度不足等一系列问题。而在氧化锆中掺杂铁、钴、镍等色料氧化物，由于各氧化物对光的吸收波长不一致，容易造成黑色不黑，产品颜色出现偏红、偏蓝、偏绿等情况。并且所加氧化物容易与钇、锆起反应，破坏氧化锆的稳定性，容易造成产品相变开裂。在制备工艺过程对色料添加量和温度要求较为严格，一旦管控不好就容易出现批次间颜色不一等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种高强度、高黑度、高遮光性的氧化锆陶瓷材料组合物。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种黑色氧化锆陶瓷材料组合物，包含以下质量百分含量的成分：氧化铁0.01-4％、氧化钴0.01-3.5％、氧化铝0.01-15％、氧化锌0-3.5％、氧化钇2-7％、氧化钛0-4％、二氧化硅0.01-1.0％，余量为氧化锆。

本发明黑色氧化锆陶瓷材料组合物中，加入二氧化硅能增加氧化锆中玻璃相，从而借助玻璃的塑性钝化氧化锆的裂纹尖端，最终能明显提高成型瓷体的韧性和抗弯强度。同时，二氧化硅的含量应控制在1.0％以下。因为玻璃相过量，将导致成型瓷体的脆性明显增加。而且，二氧化硅含量过高，可能会在烧结过程中出现聚集，降低成型瓷体的光泽度，并破坏其颜色的均一性。该黑色氧化锆陶瓷材料在保证陶瓷的黑度和遮盖力基础上，提高陶瓷的强度，尤其是三点抗折弯强度可达到1600Mpa以上；此外，该粉体在保证陶瓷黑度和遮盖力基础上，避免采用含铬化合物，尤其不含六价铬，使其成型后瓷品具有环境友好性能。

优选地，所述组合物不包含氧化铬和氧化镍。该粉体在保证陶瓷黑度和遮盖力基础上，避免采用含铬化合物，尤其不含六价铬，使其成型后瓷品具有环境友好性能。

优选地，所述组合物包含以下质量百分含量的成分：氧化铁0.5-4％、氧化钴0.5-3.5％、氧化铝1-10％、氧化锌0.01-2％、氧化钇3-6％、氧化钛0-4％、二氧化硅0.01-1.0％，余量为含有氧化铪的氧化锆。