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几种彩色氧化锆的制备工艺

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用镨锆黄色料制备浅黄色ZrO2陶瓷

使用表1工艺条件,以微米级ZrO2粉体为原料,镨锆黄色料为着色剂,若不添加任何助剂,这时制备的陶瓷只有较浅的黄色。色料加入量一定,随着烧结温度的提高,制品颜色变浅;在同一烧结温度,随着色料加入量的增加,颜色略有加深,但制品的强度和相对密度减小。若添加少量助剂,制品的烧结温度可降低,并且在同样的色料加入量下,添加烧结助剂使呈色更深、更鲜艳。但镨锆黄色料本身的颜色较浅,采用此法难以获得深颜色的黄色氧化锆陶瓷。如需制备深黄色氧化锆陶瓷可采用偏钒酸铵为着色剂。

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用偏钒酸铵制备黄色ZrO2陶瓷

改变着色剂为偏钒酸铵,其它制备条件同表1。以微米级ZrO2粉体为原料,偏钒酸铵为着色剂,若不添加任何助剂,这时制备的ZrO2陶瓷呈现深黄色,但颜色不均匀。随温度升高,颜色均匀性提高。添加烧结助剂,也使制品的颜色均匀性提高。若采用纳米ZrO2粉体为原料且添加烧结助剂,在适当的条件下所得制品呈现纯正鲜艳的深黄色。

在参考文献的实验条件下制备的氧化锆陶瓷,制品在580nm 左右具有强烈的反射,制品的颜色纯正鲜艳。从断面的SEM照片看,制品见结构致密、晶粒细小均匀(500~700nm)。制品的硬度为14.76GPa,抗弯强度达到670MPa。制品具有致密的显微结构和优异的力学性能。

显色机理:Alarcon等认为V4+固溶于ZrO2晶格中导致呈现黄色。根据文献1实验结果,偏钒酸铵中的钒在高温下固溶于ZrO2晶格中从而产生黄色。且在实验中发现,随温度升高、ZrO2粒度的减小及矿化剂的使用,固溶程度增加,颜色加深,均匀性增加。

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用Cr2O3制备绿色ZrO2陶瓷

改变着色剂为Cr2O3制备绿色ZrO2陶瓷,其制备条件见表1。以微米级ZrO2粉体为原料,若不添加任何助剂,这时制备的ZrO2陶瓷无绿色出现。添加烧结助剂,制品仅呈现微弱的绿色。若采用纳米ZrO2粉体为原料且添加烧结助剂,所得制品呈现纯正鲜艳的绿色。

在参考文献的实验条件下制备的氧化锆陶瓷,制品在530nm左右具有强烈的反射,制品的绿色纯正鲜艳。从断面的SEM照片看,制品结构致密、晶粒细小均匀(500~700nm)。制品的硬度为14.21GPa, 抗弯强度达到610MPa。说明制品具有致密的显微结构和优异的力学性能。

显色机理:Manuel等认为Cr2O3与ZrO2及SiO2等反应形成ZrSiO4固溶体,从而呈现绿色。但Cr2O3在高温下易挥发,随温度升高,挥发加剧,从而影响呈色。采用纳米ZrO2粉体及矿化剂降低了固溶反应和烧结温度,抑制了Cr2O3的挥发,因而使得制品具有鲜艳的绿色。


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