生產(chǎn)由氧化鋯制造的有色制品，特別是橙色制品的方法；和根據(jù)該方法得到的由氧化鋯制 ...的制作方法
【專利說明】 生產(chǎn)由氧化鋯制造的有色制品，特別是橙色制品的方法； 和根據(jù)該方法得到的由氧化鋯制造的有色裝飾性制品
[0001]本發(fā)明涉及制造有色氧化鋯基制品，特別是顯示出包含在從鮮橙色至銅棕色范圍內(nèi)的顏色并借助燒結(jié)實(shí)現(xiàn)的這種制品。為了方便，該制品在以下描述中稱為“橙色制品”。
[0002]本發(fā)明還涉及特別根據(jù)下文所述方法得到的裝飾性氧化鋯基橙色制品。
[0003]已知將著色劑或顏料如硫化鎘(CdSe)、砸化鎘和硫砸化鎘結(jié)合到陶瓷材料中以得到例如用于產(chǎn)生家用或地板用琺瑯、釉料和容器的橙色/紅色陶瓷制品。
[0004]當(dāng)需要將這類著色劑結(jié)合到工業(yè)陶瓷，特別是燒結(jié)氧化鋯基陶瓷中時(shí)，這類著色劑的使用具有大量缺點(diǎn)。
[0005]實(shí)際上，這些著色劑在高溫下是不穩(wěn)定的，并且在達(dá)1，000或2，000°C下顯示其著色特性。這極大地限制了這類著色劑的用途，特別是，不容許用于產(chǎn)生燒結(jié)氧化鋯制品，因?yàn)檠趸喌臒Y(jié)溫度在任何情況下都高于1，10°c。
[0006]另外，包含重金屬的這類著色劑在意欲與使用者皮膚接觸的物體如表殼中的使用如果法律不禁止的話，至少受到強(qiáng)烈阻攔。
[0007]另外，市售的這類著色劑具有大粒度，這與得到與氧化鋯粉末的均勻混合物不相容。
[0008]因此，本發(fā)明的主要目的是一方面提供制造鮮橙色燒結(jié)氧化鋯基制品的方法，另一方面提供根據(jù)該方法得到的這種制品，該制品具有滿意的機(jī)械性能，同時(shí)在從表面上起至少5mm的深度顯示出鮮橙色顏色。
[0009]為此，本發(fā)明涉及制造鮮橙色氧化鋯基制品的方法，其特征在于它包括一系列步驟，在于:
[0010]產(chǎn)生包含以下組分的第一混合物:
[0011]?氧化鋯粉末，
[0012].3-20重量％的至少一種穩(wěn)定劑，所述穩(wěn)定劑單獨(dú)或組合地選自包含氧化釔、氧化鎂和氧化鈣的氧化物組，
[0013].0.1%至5重量％的至少一種意欲產(chǎn)生玻璃相且單獨(dú)或組合地選自包含二氧化硅、氧化鋁、氧化鋰和氧化釔的組的元素，
[0014].1 %至6重量%的氧化鈰粉末；
[0015]產(chǎn)生包含所述第一混合物和粘合劑的第二混合物，
[0016]通過將所述第二混合物造粒而產(chǎn)生粒狀混合物；
[0017]通過賦予第二粒狀混合物所需制品的形狀而形成生坯；
[0018]在1，250-1，500°C的溫度下空氣燒結(jié)至少30分鐘，和
[0019]將所需制品在具有10 6至10 1大氣壓的氧分壓的還原氣氛中在700°C至1，350°C的溫度下退火30分鐘至20小時(shí)的時(shí)間，和
[0020]將所述燒結(jié)生坯拋光。
[0021]本發(fā)明方法使得可通過將氧化鈰粉末(Ce02)結(jié)合到待燒結(jié)混合物中而降低燒結(jié)溫度。氧化鈰還充當(dāng)賦予制品所需的橙色的決定元素之一。
[0022]實(shí)際上，在Ce0d9存在下的燒結(jié)操作以后，制品的顏色是象牙白。然后在本發(fā)明方法的隨后步驟，所謂的退火步驟期間，利用Ce02(+4氧化態(tài))的存在將它還原成Ce203(+3氧化態(tài))。在該退火步驟以后，制品取決于存在于顆粒邊界上的+4和+3氧化態(tài)的鈰各自的量而具有黃橙色至鮮橙色范圍內(nèi)的顏色。+4氧化態(tài)的氧化鈰(Ce02)的顏色是象牙白，+3氧化態(tài)的氧化鈰(Ce203)的顏色為鮮橙色。
[0023]存在于顆粒邊界上的+4和+3氧化態(tài)的氧化鈰各自的量由退火條件決定，更具體而言，通過改變進(jìn)行退火的烘箱環(huán)境中的氧分壓而決定。
[0024]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，第一混合物包含0.1-1重量％的用于玻璃相的氧化物粉末，優(yōu)選4-5重量％的氧化鈰粉末(Ce+402)。
[0025]本發(fā)明還涉及根據(jù)上述方法得到的裝飾性鮮橙色氧化鋯基制品，其特征在于它由燒結(jié)部件形成，所述燒結(jié)部件由模制部件制成，所述模制部件基本包含氧化鋯基體，3-20重量％的至少一種穩(wěn)定劑，所述穩(wěn)定劑選自包含單獨(dú)或組合的氧化釔、氧化鎂和氧化鈣的氧化物組，0.1%至5重量％的玻璃相，所述玻璃相包含至少一種選自包含單獨(dú)或組合的二氧化硅、氧化鋁、氧化鋰和氧化釔的組的元素，和1%至6重量％的氧化鈰。
[0026]所述制品的優(yōu)點(diǎn)是在拋光以后顯示出強(qiáng)光澤度，因此特別適于制備裝飾性制品，例如表殼的組成部件、珠寶、手鐲、胸針、領(lǐng)帶別針、項(xiàng)鏈、手提包、電話機(jī)、家具或家用器具。
[0027]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)鑒于對(duì)本發(fā)明方法的示例執(zhí)行的以下描述獲悉。
[0028]現(xiàn)在詳細(xì)描述的本發(fā)明制造方法為容許產(chǎn)生鮮橙色燒結(jié)氧化鋯基制品的方法，所述制品的外觀和機(jī)械性能特別適于制備手表的組成部件或者制備任何其它裝飾性制品。
[0029]根據(jù)該方法得到的鮮橙色氧化鋯制品包含89 %至98.9重量％的穩(wěn)定化氧化鋯和其余重量計(jì)，即0.1%至5重量％的由二氧化硅、氧化鋁、氧化釔和氧化鋰單獨(dú)或組合地形成的玻璃相，和1 %至6重量%的氧化鈰。
[0030]氧化鋯通常通過至少一種選自包含單獨(dú)或組合的氧化釔、氧化鎂和氧化鈣的氧化組的穩(wěn)定劑穩(wěn)定為四方相，該穩(wěn)定劑相對(duì)于氧化鋯為3%至20重量％的量。
[0031 ] 為制備該制品，根據(jù)本發(fā)明方法的示例執(zhí)行，一種方法如下進(jìn)行:
[0032]稱943g具有3重量％氧化釔的穩(wěn)定化鋯粉末。所用粉末具有微米級(jí)，通常0.1-0.5 μ??的平均粒度。該粉末以參考名ΤΖ-3 Υ由the Tosoh Corporat1n，日本出售。
[0033]然后稱7g 二氧化硅、氧化鋁和氧化鋰粉末的混合物，其預(yù)期在隨后的燒結(jié)期間形成玻璃相。
[0034]優(yōu)選，玻璃相包含以重量計(jì)遞減次序，分別47%、40%和13%的二氧化硅、氧化鋁和氧化鋰的混合物或組合。
[0035]所用硅粉末具有小于1 μπι，通常40nm的平均粒度，并且以名稱Aerosil 0X50由Cerdec，德國(guó)出售。
[0036]所用鋁粉末具有微米或亞微米級(jí)，通常0.5 μπι的平均粒度，并且以名稱CR30由Baikowski，法國(guó)出售。
[0037]所用鋰粉末具有微米或亞微米級(jí)，通常2.4 μπι的平均粒度，并且以參考號(hào)374725由Sigma-Aldrich Chemicals，瑞士出售。如果需要的話，將粉末研磨以實(shí)現(xiàn)所需粒度。
[0038]最后，稱50g氧化鈰(Ce4+0);所用粉末具有微米或亞微米級(jí)，通常0.5 μ m的粒度，并且以參考號(hào) 202975