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液相浸渗法制备复杂形状蓝色氧化锆陶瓷

出处:氧化锆陶瓷 人气:发表时间:2017-12-6 10:11:39
  蓝色氧化锆在光学材料、仪器仪表以及高档装饰陶瓷部件等方面获得越来越多的应用[1-3]。目前制备蓝色氧化锆陶瓷部件的方法主要有机械混合法、共沉淀法等。应用较多的是机械混合法,此工艺简便、易操作、成本低;但是由于其不能完全消除纳米颗粒间的团聚,而且不能实现氧化锆纳米颗粒与着色相充分混合均匀,容易导致同批次样品之间着色不均匀[4,5]。共沉淀法是通过调节pH值使氧化锆粉体表面发生沉淀反应从而制备出包裹粉体的一种方法,该方法工艺较为复杂,且后期烧结过程中的化学反应可能会影响氧化锆的最终性能[6,7]注射成型氧化锆陶瓷具有高强度、高韧性的特点,而且能够成型复杂形状部件。注射成型陶瓷坯体需要脱去所含有机物,其中水萃取脱脂是一种有效的方法。其基本过程是将坯体置于20~60 ℃的水中,坯体中的可溶性有机组分发生溶解、扩散等现象,从坯体中离开扩散进入水中,从而在坯体内部形成连通的孔隙结构[8]。此时,将该孔隙结构的坯体浸入含有蓝色着色相离子的溶液中进行浸渗,液相会沿着孔隙从坯体表面渗入到内部;由于外来组元是从坯体外部逐渐向内部进行的,所以浸渗的深度很容易控制,从而制得不同蓝色氧化锆陶瓷[9,10]。该液相渗透法充分利用注射成型氧化锆坯体的联通的孔隙结构,可制得各种复杂形状的蓝色氧化锆陶瓷,同时具有着色均匀、色差可控、工艺简单等特点。本实验对以聚乙二醇(PEG)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、高密度聚乙烯(HDPE)为主要粘结剂的氧化锆粉末进行注射成型,然后采用水萃脱脂除去其中的水溶性有机物(PEG);将脱脂后具有连通孔隙结构的坯体经过液相浸渗引入蓝色着色离子,再经过高温烧结得到蓝色氧化锆陶瓷。该论文分析了坯体水脱脂前后的孔隙状况;研究了浸渗温度、时间对浸渗深度的影响;讨论了蓝色氧化锆陶瓷样烧结后的物相组成;对比浸渗法与机械混合法对蓝色氧化锆陶瓷显微结构以及着色均匀性的影响。本实验主要研究了通过浸渗工艺对水萃取脱脂的氧化锆坯体进行着色技术,从工艺方面探索了影响浸渗深度、第二相分布的因素,主要结论如下:(1)通过使用含蓝色着色离子的水溶液浸渗经过水萃取脱脂的注射成型氧化锆坯体的方法制备了均匀蓝色氧化锆陶瓷部件,提供了一种普适性的蓝色氧化锆制备的简便方法。(2)可以通过调整浸渗时间和温度来调整浸渗的深度,实验表明最适合的浸渗温度为40 ℃。(3)对不同烧结温度下以及不同方法制备出的蓝色氧化锆样品进行XRD图谱分析以及扫描电镜分析,发现1450 ℃烧结可获得晶粒细小均匀的微观形貌和亮丽的蓝色,利用浸渗法制备出的蓝色氧化锆比机械混合法具有更均匀的显微结构。
 
此文关键字:陶瓷棒,氧化锆陶瓷
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