一种黑色氧化锆陶瓷及其制备方法

摘要

本发明提供了一种黑色氧化锆陶瓷及其制备方法。本发明对包含氧化物、分散剂和水的固含量为45～55％的混合浆料进行砂磨处理，得到一级浆料；然后将得到的一级浆料干燥后焙烧，得到铁铬钴尖晶石结构的黑色基料后，将包括黑色基料、氧化锆、氧化钇、分散剂和水的固含量为55～65％的球磨后的二级浆料进行砂磨处理，得到物料粒径不高于100nm三级浆料；随后将三级浆料与粘结剂混合，进行造粒、成型、排胶和焙烧，得到黑色氧化锆陶瓷。本发明采用砂磨技术最终将物料的粒径细化至100nm以下，能够弥补传统固相法中粒子间传质距离长，反应温度过高的缺陷，有效抑制黑色基料的分解和挥发，进而提高黑色基料的稳定性及陶瓷的色彩均匀性。

权利要求

1.一种黑色氧化锆陶瓷的制备方法，包括以下步骤：(1)对包含氧化物、分散剂和水的混合浆料进行砂磨处理，得到一级浆料；所述混合浆料的固含量为45～55％；

所述氧化物为三氧化二铁、三氧化二钴和三氧化二铬；

(2)将所述步骤(1)得到的一级浆料干燥后焙烧，得到铁铬钴尖晶石结构的黑色基料；

(3)将所述步骤(2)得到的黑色基料与氧化锆、氧化钇、分散剂和水混合后，进行球磨处理，得到二级浆料；

所述二级浆料的固含量为55～65％；

(4)将所述步骤(3)得到的二级浆料进行砂磨处理，得到三级浆料；

所述三级浆料中物料粒径不高于100nm；

(5)将所述步骤(4)得到的三级浆料与粘结剂混合，依次进行造粒、成型、排胶和焙烧，得到黑色氧化锆陶瓷。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)和(4)中砂磨处理的转速独立地为800～1100r/min；

所述砂磨处理的时间独立地为2～6h。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中球磨处理的时间为

1～5h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中三氧化二铁、三氧化二钴和三氧化二铬的质量比为(400～600):(200～300):(200～300)；

所述步骤(1)中氧化物与分散剂的质量比为100:(0.20～0.60)。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中焙烧的温度为900～

1300℃；所述焙烧的时间为3～5h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中黑色基料、氧化锆和氧化钇的质量比为(20～200):(758～927):(42～53)；

所述步骤(3)中黑色基料、氧化锆和氧化钇的总质量与分散剂的质量比为100:(0.20～

0.60)。

7.根据权利要求1、4或6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)和步骤(3)中的分散剂独立地为聚丙烯酸铵、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚甲基丙烯酸氨和聚乙二醇中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中粘结剂的用量以所述三级浆料中黑色基料、氧化锆和氧化钇的总质量计，所述总质量与粘结剂的质量比为100:(0.3～1.5)。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中焙烧的温度为1350～

1480℃；所述焙烧的时间为2～4h。

10.权利要求1～9任意一项所述的制备方法得到的黑色氧化锆陶瓷，包括：75.8～

92.7wt％的氧化锆基体、2～20wt％的铁铬钴尖晶石结构的黑色基料和4.2～5.3wt％的氧化钇稳定剂。

说明书

一种黑色氧化锆陶瓷及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及陶瓷技术领域，尤其涉及一种黑色氧化锆陶瓷及其制备方法。

背景技术

[0002] 黑色氧化锆陶瓷由于具有色彩光鲜明亮、无毒、无过敏作用的特点及高韧性、高强度、高硬度、耐磨性等优异的机械性能，广泛应用于生活中的各个领域，特别是用于制造手机外壳、表链、人造宝石、纽扣等高档装饰领域。

[0003] 目前，制备黑色氧化锆陶瓷的方法主要有传统固相机械混合法和共沉淀法。其中，共沉淀法通常是在溶液状态下将不同化学成分的物质混合，在混合液中加入适当的沉淀剂制备前驱体沉淀物，再将前驱体沉淀物进行干燥或锻烧，从而制得相应的粉体颗粒。但是，共沉淀法会引入大量的酸根离子，洗涤酸根离子时不仅会造成对环境的危害，还增加了能源的消耗和制备成本，不符合未来新材料制备工艺的发展要求。传统固相机械混合法，常通过机械球磨、过滤、干燥和烧结流程制备陶瓷材料，球磨过程需要较长时间，合成粉体颗粒较粗，粒子间的传质距离加长，容易造成陶瓷材料色彩分布不均匀。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供黑色氧化锆陶瓷及其制备方法，本发明制备得到的黑色氧化锆陶瓷色彩分布均匀，机械性能优良并且制备工艺安全无污染，能源消耗低，生产效率高。

[0005] 为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

[0006] 本发明提供了一种黑色氧化锆陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

[0007] (1)对包含氧化物、分散剂和水的混合浆料进行砂磨处理，得到一级浆料；所述混合浆料的固含量为45～55％；

[0008] 所述氧化物为三氧化二铁、三氧化二钴和三氧化二铬；

[0009] (2)将所述步骤(1)得到的一级浆料干燥后焙烧，得到铁铬钴尖晶石结构的黑色基料；

[0010] (3)将所述步骤(2)得到的黑色基料与氧化锆、氧化钇、分散剂和水混合后，进行球磨处理，得到二级浆料；

[0011] 所述二级浆料的固含量为55～65％；

[0012] (4)将所述步骤(3)得到的二级浆料进行砂磨处理，得到三级浆料；

[0013] 所述三级浆料中物料粒径不高于100nm；

[0014] (5)将所述步骤(4)得到的三级浆料与粘结剂混合，依次进行造粒、成型、排胶和焙烧，得到黑色氧化锆陶瓷。

[0015] 优选的，所述步骤(1)和(4)中砂磨处理的转速独立地为800～1100r/min；

[0016] 所述砂磨处理的时间独立地为2～6h。

[0017] 优选的，所述步骤(3)中球磨处理的时间为1～5h。

[0018] 优选的，所述步骤(1)中三氧化二铁、三氧化二钴和三氧化二铬的质量比为(400～600):(200～300):(200～300)；

[0019] 所述步骤(1)中氧化物与分散剂的质量比为100:(0.20～0.60)。

[0020] 优选的，所述步骤(2)中焙烧的温度为900～1300℃；

[0021] 所述焙烧的时间为3～5小时。

[0022] 优选的，所述步骤(3)中黑色基料、氧化锆和氧化钇的质量比为(20～200):(758～927):(42～53)；

[0023] 所述步骤(3)中黑色基料、氧化锆和氧化钇的总质量与分散剂的质量比为100:(0.20～0.60)。

[0024] 优选的，所述步骤(1)和步骤(3)中的分散剂独立地为聚丙烯酸铵、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚甲基丙烯酸氨和聚乙二醇中的一种或几种。

[0025] 优选的，所述步骤(5)中粘结剂的用量以所述三级浆料中黑色基料、氧化锆和氧化钇的总质量计，所述总质量与粘结剂的质量比为100:(0.3～1.5)。

[0026] 优选的，所述步骤(5)中焙烧的温度为1350～1480℃；所述焙烧的时间为2～4h。

[0027] 本发明还提供了一种上述技术方案所述的制备方法得到的黑色氧化锆陶瓷，包括：75.8～92.7wt％的氧化锆基体、2～20wt％的铁铬钴尖晶石结构的黑色基料和4.2～5.3wt％的氧化钇稳定剂。

[0028] 本发明提供了一种黑色氧化锆陶瓷的制备方法：本发明对包含氧化物、分散剂和水的固含量为45～55％的混合浆料进行砂磨处理，得到一级浆料；然后将得到的一级浆料干燥后焙烧，得到铁铬钴尖晶石结构的黑色基料后，将包括黑色基料、氧化锆、氧化钇、分散剂和水的固含量为55～65％的球磨后的二级浆料进行砂磨处理，得到物料粒径不高于100nm三级浆料；随后将三级浆料与粘结剂混合，进行造粒、成型、排胶和焙烧，得到黑色氧化锆陶瓷。本发明采用砂磨技术实现对原料粒径的细化，经干燥焙烧后得到稳定的尖晶石结构，再结合后续氧化锆、氧化钇在分散剂的作用下进一步通过砂磨方式得到粒径不高于
100nm的物料，使得粒子间的传质距离缩短，避免物料粒径较大所需烧结反应温度过高，有效抑制黑色基料的分解和挥发，进而提高黑色基料的稳定性和陶瓷的色彩均匀性；并且先低温合成尖晶石结构后，再与氧化锆、氧化钇共烧时，合成的尖晶石结构稳定，以此为基础与氧化锆和氧化钇混合焙烧得到黑色氧化锆陶瓷，避免单独焙烧三氧化二钴或三氧化二铬时的挥发，进一步提高陶瓷色彩的均匀性；同时，本制备工艺安全无污染，能源消耗低，生产效率高。此外，本发明提供的黑色氧化锆陶瓷的密度为6.01～6.03g/cm3，硬度为14.25～
14.55GPa，韧性为8.35～8.69MPa·m1/2，机械性能优良。

附图说明

[0029] 图1为本发明实施例3得到的黑色氧化锆陶瓷粉体场发射电子扫描显微镜图片；

[0030] 图2为本发明实施例4得到的铁铬钴尖晶石结构的黑色基料的XRD图；

[0031] 图3为本发明实施例6得到的黑色氧化锆陶瓷的XRD图。

具体实施方式

[0032] 本发明提供了一种黑色氧化锆陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

[0033] (1)对包含氧化物、分散剂和水的混合浆料进行砂磨处理，得到一级浆料；所述混合浆料的固含量为45～55％；

[0034] 所述氧化物为三氧化二铁、三氧化二钴和三氧化二铬；

[0035] (2)将所述步骤(1)得到的一级浆料干燥后焙烧，得到铁铬钴尖晶石结构的黑色基料；

[0036] (3)将所述步骤(2)得到的黑色基料与氧化锆、氧化钇、分散剂和水混合后，进行球磨处理，得到二级浆料；

[0037] 所述二级浆料的固含量为55～65％；

[0038] (4)将所述步骤(3)得到的二级浆料进行砂磨处理，得到三级浆料；

[0039] 所述三级浆料中物料粒径不高于100nm；

[0040] (5)将所述步骤(4)得到的三级浆料与粘结剂混合，依次进行造粒、成型、排胶和焙烧，得到黑色氧化锆陶瓷。

[0041] 本发明采用砂磨技术实现对原料粒径的细化，经干燥焙烧后得到稳定的尖晶石结构，再结合后续氧化锆、氧化钇在分散剂的作用下进一步通过砂磨方式得到粒径不高于100nm的物料，使得粒子间的传质距离缩短，避免物料粒径较大所需烧结反应温度过高，有效抑制黑色基料的分解和挥发，进而提高黑色基料的稳定性和陶瓷的色彩均匀性；并且三氧化二钴和三氧化二铬与三氧化二铁合成的尖晶石结构稳定，以此为基础与氧化锆和氧化钇混合焙烧得到黑色氧化锆陶瓷，避免单独焙烧三氧化二钴或三氧化二铬时的挥发，进一步提高陶瓷色彩的均匀性。同时，本制备工艺安全无污染，能源消耗低，生产效率高。

[0042] 本发明对包含氧化物、分散剂和水的混合浆料进行砂磨处理，得到一级浆料。在本发明中，所述氧化物为三氧化二铁、三氧化二钴和三氧化二铬。在本发明中，所述混合浆料的固含量为45～55％，进一步优选为47～52％，更优选为50％。在本发明中，所述分散剂优选为聚丙烯酸铵、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚乙二醇和聚甲基丙烯酸氨中的一种或几种。当选用多种分散剂时，本发明中不同种类分散剂优选按照等质量份加入。本发明对所述三氧化二铁、三氧化二钴、三氧化二铬和分散剂的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的即可。

[0043] 在本发明中，所述氧化物的总质量与分散剂的质量比优选为100:(0.20～0.60)，进一步优选为100：(0.30～0.50)，更优选为100：(0.35～0.45)。在本发明中，所述三氧化二铁、三氧化二钴和三氧化二铬的质量比优选为(400～600):(200～300):(200～300)，进一步优选为(450～550):(225～275):(225～275)，更优选为(480～500):(250～260):(250～260)。

[0044] 本发明对上述混合浆料进行砂磨处理，得到一级浆料。在本发明中，所述砂磨处理后的一级浆料的粒径优选不高于100nm，进一步优选不高于90nm，更优选为不高于80nm。在本发明中，所述砂磨处理的转速优选为800～1100r/min，进一步优选为850～1075r/min，更优选为900～1050r/min，最优选为1000r/min。在本发明中，所述砂磨处理的时间优选为2～6h，进一步优选为2.5～5.5h，更优选为3～5h，最优选为4h。

[0045] 在本发明中，所述砂磨处理优选在砂磨机中进行；本发明对所述砂磨机的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的砂磨机即可。在本发明中，所述砂磨处理所用的研磨体优选为氧化锆珠；所述氧化锆珠的粒径优选为0.1～0.8mm，进一步优选为0.2～0.6mm，更优选为0.3～0.4mm。在本发明中，所述砂磨处理的球料比优选为1：(1～4)，进一步优选为1：(2～3)。

[0046] 本发明对所述砂磨处理的具体方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的砂磨处理的方式即可。

[0047] 得到一级浆料后，本发明对将所述一级浆料干燥后焙烧，得到铁铬钴尖晶石结构的黑色基料。在本发明中，所述干燥优选为喷雾干燥。在本发明中，所述喷雾干燥的雾化频率优选为35～50Hz，进一步优选为37～45Hz，更优选为40～42Hz。在本发明中，所述喷雾干燥的进风温度优选为220～320℃，进一步优选为240～280℃，更优选为250～260℃；所述喷雾干燥的出风温度优选为85～100℃，进一步优选为87～95℃，更优选为88～90℃。本发明对所述喷雾干燥的具体方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的喷雾干燥即可。

[0048] 本发明对所述干燥后的一级浆料进行焙烧。在本发明中，所述焙烧的温度优选为900～1300℃，进一步优选为950～1250℃，最优选为1000～1200℃；在本发明的实施例中，所述焙烧的温度具体为1050℃、1100℃、1125℃、1150℃或1175℃。在本发明中，所述焙烧的时间优选为3～5h；在本发明的实施例中，所述焙烧的时间具体为3.5h、4.0h或4.5h。

[0049] 得到所述铁铬钴尖晶石结构的黑色基料后，本发明将所述黑色基料、氧化锆、氧化钇、分散剂和水混合后，进行球磨处理，得到二级浆料。在本发明中，所述黑色基料、氧化锆和氧化钇的质量比优选为(20～200):(758～927):(42～53)，进一步优选为(40～150):(805～909):(45～51)，更优选为(50～80):(871～900):(49～50)。本发明通过调节所述黑色基料的相对用量，可得到一系列颜色梯度变化的黑色氧化锆陶瓷产品，便于颜色的控制。
优选地，当所述黑色基料掺杂量为[2wt％,5wt％]时，所述黑色氧化锆陶瓷的黑度值为[100,120]；当所述黑色基料掺杂量为(5wt％,10wt％]时，所述黑色氧化锆陶瓷的黑度值为(120,155]；当所述黑色基料的掺杂量为(10wt％,20wt％]时，所述黑色氧化锆陶瓷的黑度值为(155,185]。进一步优选为当所述黑色基料的掺杂量为5wt％时，所述黑色氧化锆陶瓷的黑度值为120；当所述黑色基料的掺杂量为10wt％时，所述黑色氧化锆陶瓷的黑度值为
155；当所述黑色基料的掺杂量为15wt％时，所述黑色氧化锆陶瓷的黑度值为185。

[0050] 在本发明中，所述二级浆料中黑色基料、氧化锆和氧化钇的总质量与分散剂的质量比优选为100:(0.20～0.60)，进一步优选为100:(0.30～0.50)，更优选为100:(0.35～0.45)。在本发明中，所述二级浆料中的分散剂优选为聚丙烯酸铵、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚甲基丙烯酸氨和聚乙二醇中的一种或几种。本发明对所述氧化锆、氧化钇以及分散剂的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的即可。

[0051] 在本发明中，所述黑色基料与氧化锆、氧化钇、分散剂和水的混合优选为所述黑色基料添加到所述氧化锆和氧化钇的混料后添加分散剂和水。在本发明中，所述二级浆料的固含量优选为55～65，进一步优选为57～62％，更优选为58～60％。

[0052] 本发明将包括所述黑色基料、氧化锆、氧化钇、分散剂和水的球磨后的二级浆料进行砂磨处理，得到三级浆料。本发明优选将所述黑色基料与氧化锆、氧化钇、分散剂和水混合球磨，得到二级浆料。在本发明中，所述黑色基料与氧化锆、氧化钇、分散剂和水的混合球磨优选为将所述黑色基料添加到所述氧化锆和氧化钇的混料后添加分散剂和水。在本发明中，所述二级浆料的固含量优选为55～65％，进一步优选为57～62％，更优选为58～60％。

[0053] 在本发明中，所述球磨处理优选在球磨机中进行；所述球磨机优选为搅拌球磨机或辊磨机。在本发明中，所述球磨能够使得所述铁铬钴尖晶石结构的黑色基料与氧化锆、氧化钇、分散剂和水混合的更为均匀，并且进一步细化；在本发明中，所述球磨后的物料粒径优选为不高于5μm，进一步优选为不高于3μm，更优选为不高于2μm。在本发明中，所述球磨所使用的磨球优选为氧化锆球；所述磨球的粒径优选为5～10mm，进一步优选为6～9mm，更优选为7～8mm。在本发明中，所述球磨的时间优选为1～5h，进一步优选为2～4h，更优选为3h。

[0054] 本发明对所述二级浆料进行砂磨处理，得到三级浆料。在本发明中，所述三级浆料中物料粒径不高于100nm，进一步优选为不高于90nm，更优选为不高于80nm。在本发明中，所述一级浆料干燥焙烧后，粒径会长大，所以通过后续的球磨和砂磨处理使得粒径达到100nm以下，便于陶瓷的烧结。在本发明中，所述砂磨处理的转速优选为800～1100r/min，进一步优选为900～1075r/min，更优选为950～1050r/min。在本发明中，所述砂磨处理的时间优选为2～6h，进一步优选为2.5～5.5h，更优选为3～5h，最优选为4h。

[0055] 在本发明中，所述砂磨处理优选在砂磨机中进行；本发明对所述砂磨机的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的砂磨机即可；在本发明的实施例中，所述砂磨机的型号根据所需进行砂磨处理的浆料的总量确定。在本发明中，所述砂磨处理所用的研磨体优选为氧化锆珠；所述氧化锆珠的粒径优选为0.1～0.8mm，进一步优选为0.2～0.6mm，更优选为0.3～0.4mm。在本发明中，所述砂磨处理的球料比优选为1：(1～4)，进一步优选为1：(2～3)。

[0056] 本发明对所述砂磨处理的具体方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的砂磨处理的方式即可。

[0057] 得到所述三级浆料后，本发明将所述三级浆料和粘结剂混合后进行造粒、成型、排胶和焙烧，得到黑色氧化锆陶瓷。本发明对所述粘结剂的种类没有特殊要求，选择本领域技术人员所熟知的陶瓷用粘结剂即可，具体的如聚乙烯醇。在本发明中，所述三级浆料中铁铬钴尖晶石结构的黑色基料、氧化锆和氧化钇的总质量与粘结剂的质量比优选为100:(0.3～1.5)，进一步优选为100:(0.5～1.3)，更优选为100:(0.6～1.0)，最优选为100:0.8。

[0058] 在本发明中，所述造粒优选为喷雾造粒。本发明对所述造粒的工艺参数没有特殊的限制，按照实际的技术要求进行设置即可。本发明对所述造粒的粒度的大小没有任何要求，根据实际所要成型的结构进行造粒即可。

[0059] 本发明对所述成型的方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员所熟知的陶瓷成型方法进行即可，具体的如干压成型、注射成型或流延成型。

[0060] 本发明对所述排胶的方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员所熟知的陶瓷排胶方法进行即可。

[0061] 在本发明中，所述三级浆料的焙烧温度优选为1350～1480℃，进一步优选为1360～1450℃，更优选为1380～1400℃；所述三级浆料的焙烧时间优选为2～4h，具体的可以为2.5h、3.0h或3.5h。在本发明中，所述烧结温度低并且烧结时间短，无需采用高于1500℃的烧结温度，即可完成陶瓷材料的烧结过程，有效避免黑色基料在较高温度以及较长时间的烧结条件下的的挥发，进而提高色彩分布的均匀性。再者，本工艺制备成本低，生产效率高，安全无污染，符合未来新材料制备工艺的发展要求。

[0062] 本发明还提供了一种上述技术方案所述的制备方法得到的黑色氧化锆陶瓷，包括：75.8～92.7wt％的氧化锆基体、2～20wt％的铁铬钴尖晶石结构的黑色基料和4.2～5.3wt％的氧化钇稳定剂。在本发明中，所述黑色氧化锆陶瓷为复相陶瓷，主要成分为铁铬钴尖晶石和四方相氧化锆。

[0063] 下面结合实施例对本发明提供的黑色氧化锆陶瓷及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

[0064] 实施例1

[0065] 以三氧化二铁、三氧化二钴和三氧化二铬总质量为1000份计算，精确称取三氧化二铁为500份，三氧化二钴为250份，三氧化二铬为250份，分散剂聚甲基丙烯酸氨和聚乙二醇各为1.5份，加入去离子水，调节浆料固含量为45％，将物料通过砂磨机砂磨2h，研磨体为粒径0.6～0.8mm的氧化锆珠，砂磨转速为800r/min；所述砂磨后的物料的粒径低于100nm。

[0066] 将砂磨后的浆料进行喷雾烘干，调节雾化频率为35Hz，进风温度240℃，出风温度85℃，并将干燥粉体于1300℃下烧结3h，形成稳定的尖晶石结构黑色基料。

[0067] 以铁铬钴尖晶石结构黑色基料、氧化锆和氧化钇总质量为1000份计，精确称取铁铬钴尖晶石结构黑色基料为20份，氧化锆为927份，氧化钇为53份，分散剂聚甲基丙烯酸氨和聚乙二醇各为3.0份，加入去离子水，调节浆料固含量为55％，将物料通过搅拌球磨机球磨1.5h。

[0068] 将球磨后的浆料导入砂磨机内，调节浆料固含量为45％，继续砂磨2h，研磨体为粒径0.6～0.8mm的氧化锆珠，砂磨转速为800r/min；所述砂磨后的物料的粒径低于100nm。

[0069] 将砂磨后的浆料导出并加入铁铬钴尖晶石结构黑色基料、氧化锆和氧化钇总质量的0.3％的聚乙烯醇粘结剂，进行喷雾造粒；

[0070] 通过干压成型工艺将陶瓷造粒粉压制成所需的陶瓷胚体，排胶后经1480℃烧制成陶瓷产品，烧结时间为4h。

[0071] 实施例2

[0072] 以三氧化二铁、三氧化二钴和三氧化二铬总质量为1000份计算，精确称取三氧化二铁为400份，三氧化二钴为300份，三氧化二铬为300份，分散剂聚丙烯酸铵为2份，加入去离子水，调节浆料固含量为45％，将物料通过砂磨机砂磨2h，研磨体为粒径0.6～0.8mm的氧化锆珠，砂磨转速为800r/min；所述砂磨后的物料的粒径低于100nm。

[0073] 将砂磨后的浆料进行喷雾烘干，调节雾化频率为35Hz，进风温度240℃，出风温度85℃，并将干燥粉体于1300℃下烧结3h，形成稳定的尖晶石结构黑色基料。

[0074] 以铁铬钴尖晶石结构黑色基料、氧化锆和氧化钇总质量为1000份计，精确称取铁铬钴尖晶石结构黑色基料为50份，氧化锆为898份，氧化钇为52份，分散剂聚丙烯酸铵为2份，加入去离子水，调节浆料固含量为55％，将物料通过搅拌球磨机球磨2h。

[0075] 将球磨后的浆料导入砂磨机内，调节浆料固含量为45％，继续砂磨2h，研磨体为粒径0.6～0.8mm的氧化锆珠，砂磨转速为800r/min；所述砂磨后的物料的粒径低于100nm.[0076] 将砂磨后的浆料导出并加入铁铬钴尖晶石结构黑色基料、氧化锆和氧化钇总质量的0.3％的聚乙烯醇粘结剂，进行喷雾造粒；

[0077] 通过干压成型工艺将陶瓷造粒粉压制成所需的陶瓷胚体，排胶后经1480℃烧制成陶瓷产品，烧结时间为4h。

[0078] 实施例3

[0079] 以三氧化二铁、三氧化二钴和三氧化二铬总质量为1000份计算，精确称取三氧化二铁为450份，三氧化二钴为275份，三氧化二铬为275份，分散剂三聚磷酸钠为3份，加入去离子水，调节浆料固含量为48％，将物料通过砂磨机砂磨3h，研磨体为粒径0.5～0.6mm的氧化锆珠，砂磨转速为900r/min；砂磨后物料的粒径不高于100nm。

[0080] 本发明对本实施例得到的黑色氧化锆陶瓷粉体进行了场发射电子扫描显微镜检测，结果如图1所示。由图1可知，本实施例得到的黑色氧化锆陶瓷粉体粒径均匀，小于100nm。

[0081] 将砂磨后的浆料进行喷雾烘干，调节雾化频率为40Hz，进风温度260℃，出风温度88℃，并将干燥粉体于1200℃下烧结3.5h，以形成稳定的铁铬钴尖晶石结构黑色基料。

[0082] 以铁铬钴尖晶石结构黑色基料、氧化锆和氧化钇总质量为1000份计，精确称取稳定尖晶石结构黑色基料为100份，氧化锆为852份，氧化钇为48份，分散剂三聚磷酸钠为3份，加入去离子水，调节浆料固含量为58％，将物料通过搅拌球磨机球磨2.5h。

[0083] 将球磨后的浆料导入砂磨机内，调节浆料固含量为48％，继续砂磨3h，研磨体为粒径0.5-0.6mm的氧化锆珠，砂磨转速为900r/min；砂磨后的物料的粒径不高于100nm。

[0084] 将砂磨后的浆料导出并加入铁铬钴尖晶石结构黑色基料、氧化锆和氧化钇总质量的0.6％的聚乙烯醇粘结剂，进行喷雾造粒。

[0085] 通过干压成型工艺将陶瓷造粒粉压制成所需的陶瓷胚体，排胶后经1450℃烧制成陶瓷产品，烧结时间为3.5h。

[0086] 实施例4

[0087] 以三氧化二铁、三氧化二钴和三氧化二铬总质量为1000份计算，精确称取三氧化二铁为500份，三氧化二钴为250份，三氧化二铬为250份，分散剂六偏磷酸钠为4份，加入去离子水，调节浆料固含量为50％，将物料通过砂磨机砂磨4h，研磨体为粒径0.4～0.5mm的氧化锆珠，砂磨转速为1000r/min；经砂磨处理后的物料粒径不高于90nm。

[0088] 将砂磨后的浆料进行喷雾烘干，调节雾化频率为43Hz，进风温度280℃，出风温度90℃，并将干燥粉体于1100℃下烧结4h，以形成稳定的铁铬钴尖晶石结构黑色基料。

[0089] 本实施例得到的铁铬钴尖晶石结构黑色基料的XRD图如图2所示。由图2可知，本实施例成功的得到了尖晶石结构的黑色基料，黑色基料合成了单一的尖晶石结构，无杂相存在。

[0090] 以稳定的铁铬钴尖晶石结构黑色基料、氧化锆和氧化钇总质量为1000份计算，精确称取稳定尖晶石结构黑色基料为150份，氧化锆为805份，氧化钇为45份，分散剂六偏磷酸钠为4份，加入去离子水，调节浆料固含量为60％，将物料通过搅拌球磨机球磨3h。

[0091] 将球磨后的浆料导入砂磨机内，调节浆料固含量为50％，继续砂磨4h，研磨体为粒径0.4～0.5mm的氧化锆珠，砂磨转速为1000r/min；经再次砂磨后的物料粒径不高于90nm。

[0092] 将砂磨后的浆料导出并加入铁铬钴尖晶石结构黑色基料、氧化锆和氧化钇总质量的0.9％的聚乙烯醇粘结剂，进行喷雾造粒。

[0093] 通过干压成型工艺将陶瓷造粒粉压制成所需的陶瓷胚体，排胶后经1400℃烧制成陶瓷产品，烧结时间为3h。

[0094] 实施例5

[0095] 以三氧化二铁、三氧化二钴和三氧化二铬总质量为1000份计算，精确称取三氧化二铁为550份，三氧化二钴为225份，三氧化二铬为225份，分散剂PEG为4.5份，加入去离子水，调节浆料固含量为52％，将物料通过砂磨机砂磨5h，研磨体为粒径0.3～0.4mm的氧化锆珠，砂磨转速为1050r/min；经砂磨处理后物料粒径不高于80nm。

[0096] 将砂磨后的浆料进行喷雾烘干，调节雾化频率为46Hz，进风温度300℃，出风温度95℃，并将干燥粉体于1000℃下烧结4.5h，形成稳定铁铬钴尖晶石结构黑色基料。

[0097] 以稳定的铁铬钴尖晶石结构黑色基料、氧化锆和氧化钇总质量为1000份计，精确称取稳定尖晶石结构黑色基料为180份，氧化锆为776份，氧化钇为44份，分散剂PEG为4.5份，加入去离子水，调节浆料固含量为62％，将物料通过搅拌球磨机球磨3.5h。

[0098] 将球磨后的浆料导入砂磨机内，调节浆料固含量为52％，继续砂磨5h，研磨体为粒径0.3～0.4mm的氧化锆珠，砂磨转速为1050r/min；经再次砂磨后物料的粒径不高于80nm。

[0099] 将砂磨后的浆料导出并加入铁铬钴尖晶石结构黑色基料、氧化锆和氧化钇总质量的1.2％的聚乙烯醇粘结剂，进行喷雾造粒。

[0100] 通过干压成型工艺将陶瓷造粒粉压制成所需的陶瓷胚体，排胶后经1380℃烧制成陶瓷产品，烧结时间为2.5h。

[0101] 实施例6

[0102] 以三氧化二铁、三氧化二钴和三氧化二铬总质量为1000份计算，精确称取三氧化二铁为600份，三氧化二钴为200份，三氧化二铬为200份，分散剂聚甲基丙烯酸氨为5份，加入去离子水，调节浆料固含量为55％，将物料通过砂磨机砂磨6h，研磨体为粒径0.1～0.2mm的氧化锆珠，砂磨转速为1100r/min；得到的物料粒径不高于70nm。

[0103] 将砂磨后的浆料进行喷雾烘干，调节雾化频率为50Hz，进风温度320℃，出风温度100℃，并将干燥粉体于900℃下烧结5h，形成稳定的铁铬钴尖晶石结构黑色基料。

[0104] 以稳定的铁铬钴尖晶石结构黑色基料、氧化锆和氧化钇总质量为1000份计算，精确称取稳定尖晶石结构黑色基料为200份，氧化锆为758份，氧化钇为42份，分散剂聚甲基丙烯酸氨为5份，加入去离子水，调节浆料固含量为65％，将物料通过搅拌球磨机球磨4h。

[0105] 将球磨后的浆料导入砂磨机内，调节浆料固含量为55％，继续砂磨6h，研磨体为粒径0.1～0.2mm的氧化锆珠，砂磨转速为1100r/min；经再次砂磨处理后的物料粒径不高于70nm。

[0106] 将砂磨后的浆料导出并加入铁铬钴尖晶石结构黑色基料、氧化锆和氧化钇总质量的1.5％的聚乙烯醇粘结剂，进行喷雾造粒。

[0107] 通过干压成型工艺将陶瓷造粒粉压制成所需的陶瓷胚体，排胶后经1350℃烧制成陶瓷产品，烧结时间为2h。

[0108] 对本实施例得到的黑色氧化锆陶瓷进行了XRD检测，结果如图3所示。由图3可知，本实施例得到的黑色氧化锆陶瓷的物相结构为四方相和尖晶石相的混相结构，无其他杂相存在。

[0109] 本发明对实施例1～6所得到的氧化锆陶瓷的物理性能进行了检测，结果如表1所示。

[0110] 表1实施例1～6所得到的氧化锆陶瓷的物理性能

[0111]黑色氧化锆陶瓷 密度(g/cm3) 硬度(GPa) 韧性(MPa·m1/2)
实施例1 6.02 14.37 8.27
实施例2 6.01 14.25 8.35
实施例3 6.03 14.51 8.69
实施例4 6.02 14.39 8.42
实施例5 6.03 14.55 8.59
实施例6 6.02 14.40 8.48

[0112] 由表1可以看出，本发明制备得到的黑色氧化锆陶瓷致密，密度均达到6.01g/cm3以上，维氏硬度高于14.25Gpa，韧性均超过了8MPa m1/2，明显高于氧化钇稳定氧化锆的韧性1/2
(6MPa m 左右)，说明添加尖晶石结构的黑色基料后，通过本发明技术方案制备的黑色氧化锆陶瓷的力学性能得到了提高。

[0113] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。