摘要
近年来，手表表盘、手机外壳、智能穿戴设备、电子产品外壳等高端消费品多采用彩色氧化锆陶瓷材料。目前，彩色氧化锆陶瓷存在一些不足，例如：陶瓷色彩比较单调、表面颜色不稳定、制备工艺繁杂等，针对彩色氧化锆陶瓷的不足，本文主要采用低成本、高效率的固相法工艺对蓝色和灰色氧化锆陶瓷进行实验研究，选择热稳定性较高、无毒无害的陶瓷粉体作为实验原料，旨在制备出绿色环保，成色均匀，无污染，颜色不易挥发的钕掺杂氧化钇稳定氧化锆彩色陶瓷。 传统的蓝色氧化锆陶瓷通常使用“钒锆蓝”或是单一掺杂钴铝尖晶石的“钴蓝”为着色色料。在本实验中改善了固有的传统蓝色陶瓷配料方式，降低CoAl2O4用量并添加Nd2Zr2O7着色剂共同对氧化钇稳定的氧化锆基体进行着色，采用固相高温烧结法将成型的陶瓷坯体在1450℃烧结，制备出了色度值L*、a*、b*分别为43.79、0.34、-21.26的蓝色氧化锆陶瓷，所制得的蓝色陶瓷其红绿色度值a*接近于0，亮度较高，蓝色色泽饱满；力学性能上，陶瓷样品维氏硬度达到14.1~12.0GPa，断裂韧性9.0~6.2MPa·m1/2。本实验所采用的制备方法绿色无污染，为工业生产蓝色氧化锆陶瓷提供了一种新的配色方法、新的思路。 目前，关于灰色氧化锆陶瓷的研究较少，传统的灰色氧化锆陶瓷主要采用锡锑灰色色料，由于锑具有挥发性导致合成的灰色陶瓷色料不稳定，易挥发，其制备工艺过程也较为繁杂，而且锡锑有毒，会对人体造成伤害从而限制了灰色氧化锆陶瓷的应用。本实验基于三原色的调色原理进行配色，所选择的原料绿色、无毒，采用高温固相法的制备工艺成功合成了灰色氧化锆陶瓷，并利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜、紫外可见光谱仪、色度仪等设备对灰色陶瓷的物相结构以及性能进行分析，所制备的灰色陶瓷样品颜色均匀且有较好的稳定性，其主晶相为氧化锆四方相，灰色陶瓷亮度值在50以上，a*、b*值为5左右，随着CeO2掺杂量的增加，灰色陶瓷样品的灰度逐渐加深；力学性能上，陶瓷的维氏硬度最高达到12.5GPa，断裂韧性值达到7.5MPa·m1/2。 彩色氧化锆陶瓷的显色理论一直以来都是科研工作者们研究的重要内容，主要的理论有离子显色理论、分子显色论、色心显色论等，结合本实验研究结果进行分析，蓝色氧化锆陶瓷主要由于吸收黄色光而显现出蓝色；灰色陶瓷由于其对可见光所有波段光谱都进行部分吸收，所以呈现出灰色，通过对灰色陶瓷样品禁带宽度值的计算，发现随着CeO2掺杂量的增加，禁带宽度值逐渐降低，导致陶瓷的吸收度升高，灰色陶瓷表现的灰度逐渐加深。
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