本發(fā)明涉及陶瓷材料及其應(yīng)用領(lǐng)域，具體地，涉及一種鋯基復合陶瓷材料及其制備方法與外殼或裝飾品。

背景技術(shù)：

隨著科學技術(shù)的高度發(fā)展，消費者對陶瓷材料的性能和質(zhì)量的要求越來越高。氧化鋯陶瓷由于其具有比其他類型陶瓷耐腐蝕性好、硬度高、以及強度高的特點有著廣泛應(yīng)用。然而，在制作大面積外觀件時，雖然現(xiàn)有的氧化鋯陶瓷的韌性(達到5-6MPa·m^1/2)比其他類型的陶瓷要高一些，但仍然存在不耐摔的缺點。而且，現(xiàn)有的氧化鋯陶瓷的顏色通常為白色，太過單一，且并不美觀。因此，若想采用氧化鋯陶瓷制作外觀件，還需要對氧化鋯陶瓷的色度和韌性(抗摔)進一步改良。

目前，市面上釔穩(wěn)定的氧化鋯粉體已經(jīng)較為成熟，對于氧化鋯陶瓷的改良通常是建立在釔穩(wěn)定的氧化鋯粉體基礎(chǔ)上。為了改良氧化鋯陶瓷的韌性，常規(guī)的增韌方法包括：促使氧化鋯陶瓷發(fā)生相變，或者在氧化鋯陶瓷中添加第二結(jié)構(gòu)相以增韌等。雖然現(xiàn)有的這些常規(guī)的增韌方法能夠在一定程度上起到增韌作用，然而這些方法通常只能針對于白色陶瓷。至今還沒有能夠同時達到增韌抗摔和染色的方法。

例如，在中國專利No.02111146.4中公開了一種Mg穩(wěn)定TZP陶瓷。這種陶瓷通過摻雜Mg能夠起到一部分增韌的效果，但是這種效果不明顯。而且根據(jù)這種方法制備出的陶瓷樣品強度偏低，只有590MPa左右，這樣的強度無法制備出大面積的薄片(易斷)。另外，這種方法也僅是針對白色陶瓷，其應(yīng)用范圍較窄。

由上述內(nèi)容可知，目前氧化鋯陶瓷的抗摔性能還需要進一步改進，以提出一種具有優(yōu)異抗摔性能的陶瓷；同時還需要對氧化鋯陶瓷的色度進行進一步改進，以獲得一種兼具優(yōu)異的抗摔性能和色度的氧化鋯陶瓷，以適應(yīng)于市場需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種鋯基復合陶瓷材料及其制備方法與外殼或裝飾品，以提供一種抗摔性能較好的鋯基復合陶瓷材料。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供一種鋯基復合陶瓷材料，該鋯基復合陶瓷材料含有氧化鋯基體，以及分散在所述氧化鋯基體中的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相、LaFeO₃相和LaCrO₃相。

根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種鋯基復合陶瓷材料的制備方法，該制備方法包括以下步驟：S1、將氧化鋯粉體、LaFeO₃粉體、LaCrO₃粉體、SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體和粘結(jié)劑混合，形成混合漿料，其中所述SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體的摩爾比為1.64:1；S2、將所述混合漿料依次進行干燥、成型、以及燒結(jié)形成所述鋯基復合陶瓷材料。

根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供了一種鋯基復合陶瓷材料，該鋯基復合陶瓷材料由本發(fā)明上述鋯基復合陶瓷材料的制備方法制備而成。

根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，提供了一種外殼或裝飾品，該外殼或裝飾品由本發(fā)明上述鋯基復合陶瓷材料制備而成。

本發(fā)明鋯基復合陶瓷材料通過在氧化鋯基體中分散立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相、LaFeO₃相和LaCrO₃相，能夠有效地提高鋯基復合陶瓷材料的韌性和抗摔性能，使其適用于制備類似于外殼或裝飾品的大面積外觀件。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1示出了證明例1所制備的P1的XRD衍射圖譜，以及SrNb₆O₁₆(00-045-0228)和Sr₂Nb₂O₇(01-070-0114)的標準卡片；

圖2示出了證明例2所制備的P2的XRD衍射圖譜，以及四方相氧化鋯(00-017-0923)、單斜相氧化鋯(01-083-0939)和Sr_0.82NbO₃(00-009-0079)標準卡片。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。應(yīng)當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

正如背景技術(shù)部分所指出的目前氧化鋯陶瓷的抗摔性能還需要進一步改進，為此，本發(fā)明的發(fā)明人針對于氧化鋯陶瓷進行了大量的研究，并提出了一種鋯基復合陶瓷材料。該鋯基復合陶瓷材料含有氧化鋯基體，以及分散在所述氧化鋯基體中(內(nèi)部和表面上)的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相、LaFeO₃相和LaCrO₃相。

本發(fā)明上述鋯基復合陶瓷材料通過在氧化鋯基體中(內(nèi)部和表面上)分散立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相、LaFeO₃相和LaCrO₃相能夠有效地提高鋯基復合陶瓷材料的韌性和抗摔性能，使其適用于制備類似于外殼或裝飾品的大面積外觀件。

在本發(fā)明中對于立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相、LaFeO₃相和LaCrO₃相的含量并沒有特殊的要求，只要在氧化鋯基體中含有這三種結(jié)構(gòu)相就能夠在 一定程度上對鋯基復合陶瓷材料的韌性起到調(diào)節(jié)作用。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以參照本領(lǐng)域中常用輔料的用量合理地調(diào)節(jié)氧化鋯基體中立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相、LaFeO₃相和LaCrO₃相的含量。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，以氧化鋯的含量100mol％為基準，上述鋯基復合陶瓷材料中含有0.2-8mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相、0.5～9mol％的LaFeO₃相、以及0.21-3.86mol％的LaCrO₃相。通過將鋯基復合陶瓷材料中的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相、ErAlO₃相和FeAlO₃相的含量限定在上述范圍內(nèi)，有利于獲得一種抗摔性能較好的咖啡色鋯基復合陶瓷材料。

為了進一步優(yōu)化本發(fā)明鋯基復合陶瓷材料的韌性和色度，優(yōu)選以氧化鋯的含量100mol％為基準，所述鋯基復合陶瓷材料中含有1-6.1mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相，1-5mol％的LaFeO₃相，以及0.43-2.14mol％LaCrO₃相。

為了進一步優(yōu)化本發(fā)明鋯基復合陶瓷材料的色度，使其純正發(fā)亮，優(yōu)選所述LaFeO₃相和所述LaCrO₃相的摩爾比為(2.1-2.5)：1。更優(yōu)選所述LaFeO₃相和所述LaCrO₃相的摩爾比為7：3。

在制備本發(fā)明上述鋯基復合陶瓷材料的過程中，所使用的原料包括氧化鋯粉體、LaFeO₃粉體、LaCrO₃粉體、SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體。其中優(yōu)選地，所添加的氧化鋯粉體為3mo1％釔穩(wěn)定的四方相氧化鋯粉體，此時所形成的鋯基復合陶瓷材料中氧化鋯基體為3mo1％釔穩(wěn)定的氧化鋯基體。所添加的LaFeO₃粉體在所述鋯基復合陶瓷材料中形成LaFeO₃相，所添加的LaCrO₃粉體在所述鋯基復合陶瓷材料中形成LaCrO₃相；LaFeO₃相和LaCrO₃相的形成能夠使得鋯基復合陶瓷材料呈現(xiàn)咖啡色。所添加的SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體能夠在氧化鋯基體中燒結(jié)形成立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相。

在本發(fā)明上述鋯基復合陶瓷材料中，推定原料中SrCO₃(碳酸鍶)粉體和Nb₂O₅(五氧化二鈮)粉體能完全反應(yīng)生成立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相，故而，本發(fā)明中立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相的含量是根據(jù)SrCO₃(碳酸鍶)粉體和Nb₂O₅(五氧化二鈮)粉體的投料比計量換算所得。

在本發(fā)明中對于所使用的氧化鋯粉體、LaFeO₃粉體、LaCrO₃粉體、SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體的粒徑等因素并沒有特殊要求，可以參照本領(lǐng)域制備鋯基復合陶瓷材料時對于原料粒徑的常規(guī)選擇。例如所添加的氧化鋯粉體的粒徑D₅₀可以為0.1-1μm；優(yōu)選為0.5-0.8μm；所添加的LaFeO₃粉體和LaCrO₃粉體的粒徑D₅₀為0.1-2μm，優(yōu)選為0.2-0.7μm。所添加的SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體的粒徑為0.2-5μm。其中粒徑D₅₀為體積平均粒徑，其是通過將待測粉體分散在水中，然后超聲震蕩30分鐘，用激光粒度儀進行粒度測試獲得。

在本發(fā)明上述鋯基復合陶瓷材料中，只要含有立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相、LaFeO₃相和LaCrO₃相，就能夠使得鋯基復合鋯基復合陶瓷材料呈現(xiàn)咖啡色，為了更進一步優(yōu)化上述鋯基復合陶瓷材料的色度，使其純正發(fā)亮，在本發(fā)明中優(yōu)選鋯基復合陶瓷材料的L值為30-40，a值為10-20，b值為10-20。其中L、a和b值是指CIELab顏色空間中的色坐標。

本發(fā)明上述鋯基復合陶瓷材料可以通過將氧化鋯粉體、LaFeO₃粉體、LaCrO₃粉體以及具有立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相的物質(zhì)粉體混合后，經(jīng)干燥、成型、燒結(jié)處理制得，其制備方法可以參照本領(lǐng)域的常規(guī)工藝方法，只要所形成的鋯基復合陶瓷材料中含有LaFeO₃相、LaCrO₃相、以及立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相即可。

然而，由于現(xiàn)有的具有立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相的物質(zhì)粉體的價格相對昂貴，使其并不利于上述鋯基復合陶瓷材料的廣泛應(yīng)用。為此，本發(fā)明的發(fā)明人采用了價格比較低廉的SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體，將兩者按摩爾比 1.64:1在氧化鋯粉體中燒結(jié)以形成立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相。

在本發(fā)明中進一步提供了一種鋯基復合陶瓷材料的制備方法。該制備方法包括以下步驟：S1、將氧化鋯粉體、LaFeO₃粉體、LaCrO₃粉體、SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體和粘結(jié)劑混合，形成混合漿料，其中所述SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體的摩爾比為1.64:1；S2、將所述混合漿料依次進行干燥、成型、以及燒結(jié)形成所述鋯基復合陶瓷材料。

本發(fā)明所提供的這種方法，通過添加SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體(兩者具有與燒結(jié)助劑相似的作用)，可以在相同條件下相對降低鋯基復合陶瓷材料的燒結(jié)溫度，，促使所獲得的鋯基復合陶瓷材料結(jié)構(gòu)更為致密。同時，SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體通過混和燒結(jié)能夠形成立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相，在鋯基復合陶瓷材料的氧化鋯基體中(內(nèi)部和表面上)分散立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相、LaFeO₃相和LaCrO₃相，能夠有效地提高鋯基復合陶瓷材料的韌性和抗摔性能，使其適用于制備類似于外殼或裝飾品的大面積外觀件。

在本發(fā)明上述制備方法中，所使用的LaFeO₃粉體、LaCrO₃粉體可以是市售產(chǎn)品，也可以是通過常規(guī)方法制備的產(chǎn)品。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選方式中，所述LaFeO₃粉體的制備方法包括：將含有La的化合物(例如含有La的氧化物、碳酸鹽或硝酸鹽)和含有Fe的化合物(例如含有Fe的氧化物、碳酸鹽或硝酸鹽)按比例(含有La的化合物以La計，含有Fe的化合物以Fe計的摩爾比約為1：1)研磨混合，烘干，在1100℃～1300℃保溫1～2h，然后粉碎(優(yōu)選球磨分散)至微米級粉體，獲得所述LaFeO₃粉體。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選方式中，所述LaCrO₃粉體的制備方法包括：將含有La的化合物(例如含有La的氧化物、碳酸鹽或硝酸鹽)和含有Cr的化合物(例如含有Cr的氧化物、碳酸鹽或硝酸鹽)按比例(含有La的化合物 以La計，含Cr的化合物以Cr計的摩爾比約為1：1)研磨混合，烘干，在1100℃～1300℃保溫1～2h，然后粉碎(優(yōu)選球磨分散)至微米級粉體，獲得所述LaCrO₃粉體。

在本發(fā)明上述制備方法的S1中，對于各種原料的混合方法并沒有特殊要求，參照本領(lǐng)域常規(guī)混料方法即可。在本發(fā)明中優(yōu)選地，所述S1形成混合漿料的步驟包括：S11、將氧化鋯粉體、LaFeO₃粉體、LaCrO₃粉體、SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體混合研磨(優(yōu)選為球磨)，形成預混體；S12、將所述預混體與粘結(jié)劑混合研磨(優(yōu)選為球磨)，形成所述混合漿料。通過這樣的方式進行混料，所形成噴霧漿料中各原料分散的更為均勻，進而有利于獲得抗摔性能更好，且顏色更為均勻的鋯基復合陶瓷材料。

在本發(fā)明上述制備方法的S1中，對于氧化鋯粉體、LaFeO₃粉體、LaCrO₃粉體、SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體的用量比例并沒有特殊要求，只要在所制備的咖啡色鋯基復合鋯基復合陶瓷材料中含有立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相、LaFeO₃相和LaCrO₃相就能夠在一定程度上改善鋯基復合陶瓷的抗摔性能和色度。然而，為了優(yōu)化所制備的鋯基復合陶瓷材料的韌性和抗摔性能，并使得鋯基復合陶瓷材料呈現(xiàn)咖啡色，在本發(fā)明中上述制備方法的S1中，優(yōu)選氧化鋯粉體、LaFeO₃粉體、LaCrO₃粉體和SrCO₃粉體的摩爾比為100:(0.5-9)：(0.21-3.86)：(0.164-6.56)。

優(yōu)選地，上述制備方法的S1中氧化鋯粉體、LaFeO₃粉體、LaCrO₃粉體和SrCO₃粉體的摩爾比優(yōu)選為100：(1-5)：(0.43-2.14)：(0.8-5)；優(yōu)選地，上述制備方法的S1中優(yōu)選所述LaFeO₃粉體和LaCrO₃粉體的用量比為(2.1-2.5)：1，更優(yōu)選為7：3。優(yōu)選地，所添加的氧化鋯粉體為3mo1％釔穩(wěn)定的四方相氧化鋯粉體。

在本發(fā)明上述制備方法的S1中，對于粘結(jié)劑的類型和用量均沒有特殊要求，可以參照本領(lǐng)域的常規(guī)方法所選擇的原料及用量，例如可以選擇的 粘結(jié)劑包括但不限于PVA或者聚乙二醇4000，粘結(jié)劑的用量為氧化鋯粉體重量的0.2-2wt％。

在本發(fā)明上述制備方法的S2中，對于干燥的工藝條件并沒有特殊要求，參照本領(lǐng)域常規(guī)工藝方法即可。在本發(fā)明中優(yōu)選采用噴霧干燥方法，且所述噴霧干燥的條件包括：進風溫度為220-260℃，出風溫度為100-125℃，離心轉(zhuǎn)速為10-20rpm。

在本發(fā)明上述制備方法的S2中，對于成型的工藝并沒有特殊要求，可以采用干壓成型、等靜壓成型、注射成型、熱壓鑄成型等傳統(tǒng)成型方式。在本發(fā)明優(yōu)選采用干壓成型，優(yōu)選所述干壓成型的條件包括：采用噸位為150-200的壓機，在干壓壓力為6-12MPa條件下成型20-60s。

在本發(fā)明上述制備方法的S2中，對于燒結(jié)的工藝并沒有特殊要求，燒結(jié)采用普通的馬弗爐空氣常壓燒結(jié)即可。優(yōu)選地，所述燒結(jié)的步驟包括：將成型所得的預制件在1350-1500℃，優(yōu)選1390-1480℃，更優(yōu)選1430-1470℃下燒結(jié)1-2h。

更優(yōu)選地，所述S3中燒結(jié)步驟包括：將所述成型所得的預制件從室溫經(jīng)350-450min升至550-650℃后保溫1.5-2.5h，再經(jīng)250-350min升至1100-1200℃后保溫1.5-2.5h，再經(jīng)120-180min升至1250-1350℃后保溫1.5-2.5h，再經(jīng)30-60min升至1430-1470℃后保溫燒結(jié)1-2h，然后經(jīng)過120-180min分鐘降至900℃，最后自然冷卻至室溫。

在本發(fā)明上述制備方法中，對于S1中研磨過程中并沒有特殊要求，只要能夠?qū)崿F(xiàn)原料的充分混合即可，優(yōu)選地，所述研磨的方式為球磨，在球磨過程中，使用具有氧化鋯陶瓷內(nèi)襯的球磨罐，以及氧化鋯研磨球。

在本發(fā)明上述制備方法中，球磨步驟通常需要添加球磨溶液，在本發(fā)明中可以采用的球磨溶液包括但不限于用水和/或C₁-C₅醇，優(yōu)選地，所述球磨溶液為水和/或C₁-C₅的一元醇。C₁-C₅的一元醇可以為甲醇、乙醇、正丙 醇、2-丙醇、正丁醇、2-丁醇、2-甲基-1-丙醇、2-甲基-2-丙醇、正戊醇、2-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-2-丁醇、3-甲基-2-丁醇和2,2-二甲基-1-丙醇中的一種或多種。更優(yōu)選地，所述球磨溶液為水和/或乙醇。

同時，在本發(fā)明中還提供了一種鋯基復合陶瓷材料，該鋯基復合陶瓷材料由上述咖啡色鋯基復合鋯基復合陶瓷材料的制備方法制備而成。該鋯基復合陶瓷材料含有氧化鋯基體，以及分散在所述氧化鋯基體中的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相、LaFeO₃相和LaCrO₃相。

優(yōu)選地，以氧化鋯的含量100mol％為基準，所述鋯基復合陶瓷材料中含有0.2-8mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相、0.5～9mol％的LaFeO₃相、以及0.21-3.86mol％的LaCrO₃相。優(yōu)選地，以氧化鋯的含量100mol％為基準，所述鋯基復合陶瓷材料中含有1-6.1mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相，1-5mol％的LaFeO₃相，以及0.43-2.14mol％LaCrO₃相。優(yōu)選地，所述鋯基復合陶瓷材料中LaFeO₃相和所述LaCrO₃相的摩爾比為(2.1-2.5)：1，優(yōu)選為7：3。優(yōu)選地，所述鋯基復合陶瓷材料的L值為30-40，a值為10-20，b值為10-20。

在本發(fā)明上述鋯基復合陶瓷材料中，推定原料中SrCO₃(碳酸鍶)粉體和Nb₂O₅(五氧化二鈮)粉體完全反應(yīng)生成立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相，立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相的含量是根據(jù)SrCO₃(碳酸鍶)粉體和Nb₂O₅(五氧化二鈮)粉體的投料比計量換算所得。

另外，在本發(fā)明中還提供了一種外殼或裝飾品，所述外殼或裝飾品由上述鋯基復合陶瓷材料制備而成。上述外殼或裝飾品通過采用上述鋯基復合陶瓷材料制備而成，不但具有較好的韌性和抗摔性能；而且，通過合理的配置鋯基復合陶瓷材料中的結(jié)構(gòu)相含量，還可以獲得顏色(咖啡色)純正，表面更為光亮的外殼或裝飾品。

以下將結(jié)合具體實施例及對比例以進一步詳細描述本發(fā)明鋯基復合陶 瓷材料及其制備方法，并說明本發(fā)明鋯基復合陶瓷材料及其制備方法的有益效果。

一、原料說明

(1)氧化鋯粉體：商購自東方鋯業(yè)公司OZ-3Y-7型號的產(chǎn)品(粒徑D₅₀為0.7μm)，為3mo1％釔穩(wěn)定的四方相氧化鋯粉體；

(2)SrCO₃粉體：商購自公司上海典揚實業(yè)(粒度D₅₀為1μm)，純度為99％；

(3)Nb₂O₅粉體：商購自揚州三和公司(粒度D₅₀為1μm)，純度為99.5％；

(4)LaFeO₃粉體(粒徑D₅₀為0.5μm)：將La₂(CO₃)₃和Fe₂O₃按照1：1研磨混合，烘干，在1200℃保溫1.5h，然后粉碎至微米級粉體，獲得所述LaFeO₃粉體。

(5)LaCrO₃粉體(粒徑D₅₀為0.5μm)：將La₂(CO₃)₃和Cr₂O₃按照1：1研磨混合，烘干，在1200℃保溫1.5h，然后粉碎至微米級粉體，獲得所述LaCrO₃粉體。

(6)粘結(jié)劑：商購自可樂麗公司的聚乙二醇4000，以及商購自可樂麗公司的PVA217。

二、證明例

在如下證明例1和2所涉及的X射線衍射相分析中：

測試儀器：X射線衍射相分析儀。

測試條件：采用CuKa輻射，測試管壓為40KV，管流為20mA，掃描模式為theta/2theta(θ/2θ)；掃描方式為continue；掃描范圍：10-80°，步進角度為0.04°。

證明例1

用于證明Nb₂O₅粉體與SrCO₃粉體按摩爾比1:1.64在空氣中燒結(jié)無法生成立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相。

原料：SrCO₃粉體與Nb₂O₅粉體，兩者的摩爾比為1.64:1。

制備方法：

S1、將SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體在球磨罐中加酒精球磨8小時形成混合物，烘干后待用；

S2、將干燥的所述混合物從室溫經(jīng)400min升至600℃后保溫2h，再經(jīng)300min升至1150℃后保溫2h，再經(jīng)150min升至1300℃后保溫2h，再經(jīng)50min升至1450℃后保溫1.5h，然后經(jīng)過150min分鐘降至900℃，最后自然冷卻至室溫，形成燒結(jié)物，記為P1。

X射線衍射相分析結(jié)果：如圖1所示，在圖1示出了證明例1所制備的P1的XRD衍射圖譜，以及SrNb₆O₁₆(00-045-0228)和Sr₂Nb₂O₇(01-070-0114)的標準卡片。由圖1中可以看出，上述證明例1所制備的燒結(jié)物P1中主要含有SrNb₆O₁₆相和Sr₂Nb₂O₇相，其中并不含有立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相，由此可見，將Nb₂O₅粉體與SrCO₃粉體按摩爾比1:1.64在空氣中燒結(jié)無法生產(chǎn)立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相。

證明例2

用于證明Nb₂O₅粉體與SrCO₃粉體按摩爾比1:1.64在氧化鋯基體中燒結(jié)能夠生成立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相。

原料：氧化鋯，用量為200g；Nb₂O₅粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的25mol％，SrCO₃粉體，其與Nb₂O₅粉體的摩爾比為1.64:1。

制備方法：

S1、先將氧化鋯粉體、SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體在球磨罐中加酒精球磨 8小時形成混合物，烘干后待用；

S2、將干燥的所述混合物從室溫經(jīng)400min升至600℃后保溫2h，再經(jīng)300min升至1150℃后保溫2h，再經(jīng)150min升至1300℃后保溫2h，再經(jīng)50min升至1450℃后保溫1.5h，然后經(jīng)過150min分鐘降至900℃，最后自然冷卻至室溫，形成燒結(jié)物，記為P2。

X射線衍射相分析結(jié)果：如圖2所示，在圖2中示出了證明例2所制備的燒結(jié)物P2的XRD衍射圖譜，以及四方相氧化鋯(00-017-0923)、單斜相氧化鋯(01-083-0939)和Sr_0.82NbO₃(00-009-0079)的標準卡片，由圖2中對比可以看出，上述證明例2所制備的燒結(jié)物P2中含有四方相氧化鋯、單斜相氧化鋯和立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相，由此可見，將Nb₂O₅粉體與SrCO₃粉體按摩爾比1:1.64在氧化鋯基體中燒結(jié)能夠生產(chǎn)立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相。

總結(jié)：由上述證明例1和2的X射線衍射相分析結(jié)果可知，立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相的制備存在一定的客觀條件要求，并非是在任意條件下將Nb₂O₅粉體與SrCO₃粉體按摩爾比1:1.64混合均能夠得到立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相。在本發(fā)明中發(fā)明人在偶然的機會下發(fā)現(xiàn)，將Nb₂O₅粉體與SrCO₃粉體按摩爾比1:1.64混合在氧化鋯基體中燒結(jié)能夠生產(chǎn)立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相，而正是基于這一發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的發(fā)明人提供了本發(fā)明鋯基復合陶瓷材料及其制備方法。

三、實施例1至8與對比例1-3

實施例1

用于說明本發(fā)明鋯基復合陶瓷材料及其制備方法

原料：氧化鋯，用量為200g；LaFeO₃粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的 1.5mol％；LaCrO₃粉體，其摩爾用量與LaFeO₃粉體摩爾用量的比值為3：7；SrCO₃粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的1.5mol％；Nb₂O₅粉體，其摩爾用量與SrCO₃粉體摩爾用量的比值為1:1.64；聚乙二醇4000，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；PVA，用量為氧化鋯重量的0.5wt％。

制備方法：

S1、先將氧化鋯粉體、LaFeO₃粉體、LaCrO₃粉體、SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體在球磨罐中加酒精球磨8小時形成預混體；在預混體中加入粘結(jié)劑聚乙二醇4000和PVA球磨半小時，形成噴霧用漿料；

S2、將噴霧用漿料送入噴霧塔在進風溫度為250℃，出風溫度為110℃，離心轉(zhuǎn)速為21rpm條件下進行噴霧干燥形成用來干壓的球形粉體；將用來干壓的球形粉體加入到干壓機(噸位180噸的壓機使用8MPa的油壓壓強)中，干壓30s形成預制件；將所述預制件從室溫經(jīng)400min升至600℃后保溫2h，再經(jīng)300min升至1150℃后保溫2h，再經(jīng)150min升至1300℃后保溫2h，再經(jīng)50min升至1450℃后保溫1.5h，然后經(jīng)過150min分鐘降至900℃，最后自然冷卻至室溫，形成鋯基復合陶瓷材料；

根據(jù)原料的投料計量比推定，以氧化鋯的含量為100mol％為基準，所形成的鋯基復合陶瓷材料中含有約1.83mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相，約1.5mol％的LaFeO₃相，以及0.64mol％的LaCrO₃相。

S3、將所述鋯基復合陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為S1。

實施例2

用于說明本發(fā)明鋯基復合陶瓷材料及其制備方法

原料：參照實施例1中原料，區(qū)別在于：LaFeO₃粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的5mol％；LaCrO₃粉體，其摩爾用量與LaFeO₃粉體摩爾用量的比值 為3：7；

制備方法：同實施例1。

根據(jù)原料的投料計量比推定，以氧化鋯的含量為100mol％為基準，，所形成的鋯基復合陶瓷材料中含有1.83mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相，約5mol％的LaFeO₃相，以及約2.14mol％的LaCrO₃相。

將所述咖啡色鋯基復合鋯基復合陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為S2。

實施例3

用于說明本發(fā)明鋯基復合陶瓷材料及其制備方法。

原料：參照實施例1中原料，區(qū)別在于：SrCO₃粉體的用量為氧化鋯總摩爾量的5mol％；Nb₂O₅粉體的摩爾用量與SrCO₃粉體摩爾用量的比值為1:1.64；

制備方法：同實施例1。

根據(jù)原料的投料計量比推定，以氧化鋯的含量為100mol％為基準，所形成的鋯基復合陶瓷材料中含有6.1mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相，約1.5mol％的LaFeO₃相，以及0.64mol％的LaCrO₃相。

將所述鋯基復合陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為S3。

實施例4

用于說明本發(fā)明鋯基復合陶瓷材料及其制備方法

原料：參照實施例1中原料，區(qū)別在于：LaFeO₃粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的1mol％；LaCrO₃粉體，其摩爾用量與LaFeO₃粉體摩爾用量的比值為3：7；SrCO₃粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的0.82mol％；Nb₂O₅粉體，其 摩爾用量與SrCO₃粉體摩爾用量的比值為1:1.64。

制備方法：同實施例1。

根據(jù)原料的投料計量比推定，以氧化鋯的含量為100mol％為基準，所形成的鋯基復合陶瓷材料中含有1mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相，約1mol％的LaFeO₃相，以及約0.43mol％的LaCrO₃相。

將所述鋯基復合陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為S4。

實施例5

用于說明本發(fā)明鋯基復合陶瓷材料及其制備方法

原料：參照實施例1中原料，區(qū)別在于：LaCrO₃粉體，其摩爾用量與LaFeO₃粉體摩爾用量的比值為1：2.1；

制備方法：同實施例1。

根據(jù)原料的投料計量比推定，以氧化鋯的含量為100mol％為基準，所形成的鋯基復合陶瓷材料中含有1.83mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相，1.5mol％的LaFeO₃相，以及約0.71mol％LaCrO₃相。

將所述鋯基復合陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為S5。

實施例6

用于說明本發(fā)明鋯基復合陶瓷材料及其制備方法

原料：參照實施例1中原料，區(qū)別在于：LaCrO₃粉體，其摩爾用量與LaFeO₃粉體摩爾用量的比值為1：2.5；

制備方法：同實施例1。

根據(jù)原料的投料計量比推定，以氧化鋯的含量為100mol％為基準，所形 成的鋯基復合陶瓷材料中含有1.83mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相，約1.5mol％的LaFeO₃相，以及約0.6mol％LaCrO₃相。

將所述咖啡色鋯基復合鋯基復合陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為S6。

實施例7

用于說明本發(fā)明鋯基復合陶瓷材料及其制備方法

原料：參照實施例1中原料，區(qū)別在于：LaFeO₃粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的9mol％；LaCrO₃粉體，其摩爾用量與LaFeO₃粉體摩爾用量的比值為3：7；SrCO₃粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的6.56mol％；Nb₂O₅粉體，其摩爾用量與SrCO₃粉體摩爾用量的比值為1:1.64。

制備方法：同實施例1。

根據(jù)原料的投料計量比推定，以氧化鋯的含量為100mol％為基準，所形成的鋯基復合陶瓷材料中含有8mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相，9mol％的LaFeO₃相，以及3.86mol％的LaCrO₃相。

將所述鋯基復合陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為S7。

實施例8

用于說明本發(fā)明鋯基復合陶瓷材料及其制備方法

原料：氧化鋯，用量為200g；LaFeO₃粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的0.5mol％；LaCrO₃粉體，其摩爾用量與LaFeO₃粉體摩爾用量的比值為3：7；SrCO₃粉體(粒徑D₅₀為0.5μm)，用量為氧化鋯總摩爾量的0.2mol％；Nb₂O₅粉體(粒徑D₅₀為0.5μm)，其摩爾用量與SrCO₃粉體摩爾用量的比值為1:1.64；聚乙二醇4000，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；PVA，用量為氧化鋯重量的 0.5wt％；

制備方法：同實施例1，根據(jù)原料的投料計量比推定，以氧化鋯的含量為100mol％為基準，所形成的鋯基復合陶瓷材料中含有0.24mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相、0.5mol％的LaFeO₃相、以及0.21mol％的LaCrO₃相。

將所述鋯基復合陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為S8。

對比例1：

用于對比說明本發(fā)明鋯基復合陶瓷材料及其制備方法

(1)原料：氧化鋯200g，聚乙二醇4000，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；PVA，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；

(2)鋯基復合陶瓷材料的制備方法包括以下步驟：

S1、將氧化鋯粉體與粘結(jié)劑聚乙二醇4000和PVA球磨半小時，形成噴霧用漿料；

S2、將噴霧用漿料送入噴霧塔在進風溫度為250℃，出風溫度為110℃，離心轉(zhuǎn)速為15rpm條件下進行噴霧干燥形成用來干壓的球形粉體；將用來干壓的球形粉體加入到干壓機(噸位180噸的壓機使用8MPa的油壓壓強)中，干壓30s形成預制件；將所述預制件升溫至1480℃燒結(jié)2小時，冷卻至室溫，形成鋯基陶瓷材料。

S3、將鋯基陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為D1。

對比例2：

用于對比說明本發(fā)明鋯基復合陶瓷材料及其制備方法

(1)原料：氧化鋯，用量為200g；LaFeO₃粉體，用量為氧化鋯總摩爾 量的1.5mol％；LaCrO₃粉體，其摩爾用量與LaFeO₃粉體摩爾用量的比值為3：7；聚乙二醇4000，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；PVA，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；

(2)陶瓷材料的制備方法：參照對比例1，區(qū)別在于：

S1、先將氧化鋯粉體、LaFeO₃粉體和LaCrO₃粉體在球磨罐中加酒精球磨8小時形成預混體；在預混體中加入粘結(jié)劑聚乙二醇4000和PVA球磨半小時，形成噴霧用漿料；

S3、將陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為D2。

對比例3

用于對比說明本發(fā)明鋯基復合陶瓷材料及其制備方法

(1)原料：氧化鋯，用量為200g；SrCO₃粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的8mol％；Nb₂O₅粉體，其摩爾用量與SrCO₃粉體摩爾用量的比值為1:1.64；聚乙二醇4000，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；PVA，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；

(2)陶瓷材料的制備方法：參照對比例1，區(qū)別在于：

S1、先將氧化鋯粉體、SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體在球磨罐中加酒精球磨8小時形成預混體；在預混體中加入粘結(jié)劑聚乙二醇4000和PVA球磨半小時，形成噴霧用漿料；

S3、將鋯基陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為D3。

對比例4

用于對比說明本發(fā)明鋯基復合陶瓷材料及其制備方法(參見中國專利 No.02111146.4中實施例1)

將0.5vol％的超細YAS燒結(jié)助劑與(Mg，Y)-TZP粉體((14mol％)MgO-(1.5mol％)Y₂O₃-(余量)ZrO₂)機械球磨12小時左右烘干，再加入3％濃度PVA為粘結(jié)劑造粒后在60MPa下干壓成型，并在200MPa下等靜壓獲得素坯。隨后將素坯置于硅鉬棒爐中以2℃/分鐘的升溫速度升到1400℃保溫2小時，隨爐冷卻。

S3、將燒結(jié)體打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為D4。

對比例5

用于對比說明本發(fā)明鋯基復合陶瓷材料及其制備方法

(1)原料：氧化鋯，用量為200g；Sr₂Nb₂O₇粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的1.83mol％；聚乙二醇4000，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；PVA，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；其中，Sr₂Nb₂O₇粉體通過將SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體按摩爾比2:1球磨混合，烘干，在1200℃下保溫燒結(jié)1.5h，然后球磨粉碎至D₅₀為0.5μm粉體獲得；

(2)陶瓷材料的制備方法：參照對比例1，區(qū)別在于：

S1、先將氧化鋯粉體、Sr₂Nb₂O₇粉體在球磨罐中加酒精球磨8小時形成預混體；在預混體中加入粘結(jié)劑聚乙二醇4000和PVA球磨半小時，形成噴霧用漿料；

S3、將鋯基陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為D5。

四、測試：

將實施例1至8以及對比例1至5所制備的長寬厚為 135mm×65mm×0.7mm的樣板進行性能測試，以說明本發(fā)明鋯基復合陶瓷材料及其制備方法的有益效果。

(一)、測試項目及方法

(1)色度測試：采用諾蘇電子-China-color1101型號的色差儀測試樣品的L，a，b值并與炭黑發(fā)黑的標準樣進行對比。

(2)韌性測試：采用GB/T23806精密陶瓷斷裂韌性測試方法即單邊切口梁法進行測量。

(3)抗摔測試：取實施例1至8以及對比例1至5中所制備的長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板在1.3m的高處以自由落體的下落方式與地面進行大面垂直接觸，每樣產(chǎn)品取樣品10個，取抗摔次數(shù)平均值。

(4)拋光效果：通過肉眼觀測實施例1至8以及對比例1至5中所制備的長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板表面是否存在缺陷。

(二)、測試結(jié)果：如表1所示。

表1

由表1中數(shù)據(jù)可知，根據(jù)本發(fā)明鋯基復合陶瓷材料的制備方法所制備的樣板S1-S8的韌性明顯優(yōu)于對比例1至對比例4所制備的樣板D1-D4，且能夠承受特定條件下5次以上，甚至12至15次的抗摔實驗。

而且，與對比例5添加Sr₂Nb₂O₇粉體(采用了最優(yōu)原料用量)所制備的樣板D5相比，本發(fā)明實施例7-8所制備的樣板S7-S8的韌性和抗摔性能接近樣板D5，而優(yōu)選的實施例1至6所制備的樣板S1-S5的韌性和抗摔性能遠遠優(yōu)于樣板D5。

此外，在特定的原料比例或結(jié)構(gòu)相含量下，本發(fā)明所制備的樣板S1-S5的L值在30-40范圍，a值在10-20范圍內(nèi)，b值在10-20范圍內(nèi)，可見所制備的陶瓷材料呈現(xiàn)咖啡色，且顏色純正，使其能夠很受成年群體的歡迎。

以上詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。