技术领域 [0001]本发明属于氧化锆陶瓷注射成型领域，具体涉及一种黑色氧化锆陶瓷材料及其制备方法。 背景技术 [0002]氧化锆陶瓷因具有优异的性能而受到广泛关注，并应用到工业生产的各个方面。在结构陶瓷方面，由于氧化锆陶瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性，优异的隔热性能，热膨胀系数接近于钢等优点，因此被广泛应用于结构陶瓷领域。主要有：Y-TZP磨球、分散和研磨介质、喷嘴、球阀球座、氧化锆模具、微型风扇轴心、光纤插针、表壳及表带。在功能陶瓷方面，其优异的耐高温性能作为感应加热管、耐火材料、发热元件使用。氧化锆陶瓷具有敏感的电性能参数，主要应用于氧传感器、固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)和高温发热体等领域。ZrO₂具有较高的折射率，在超细的氧化锆粉末中添加一定的着色元素(V₂O₅,MoO₃,Fe₂O₃等)，可将它制成多彩的半透明多晶ZrO₂材料，像天然宝石一样闪烁着绚丽多彩的光芒，可制成各种装饰品。 [0003]黑色氧化锆陶瓷产品已广泛应用于电子元器件治具、化工机械行业配件、医疗行业配件、饰品和日用品等十多个行业领域。目前黑色氧化锆陶瓷的制备工艺有以下几种：(1)固相混合法，将着色剂、矿化剂等氧化物颗粒按照一定化学配比，与稳定氧化锆纳米粉体进行混合、球磨，得到的粉末经成型烧结后制得。(2)化学共沉淀法，利用锆盐、稳定剂盐和着色离子盐溶液混合后，通过与碱或者碳酸盐等的反应，共同生成氢氧化物或者碳酸盐沉淀，然后加热分解而获得氧化锆复合粉体。(3)液相浸渗法，采用液相前驱体浸渗法掺杂技术，在ZrO₂坯体引入有色离子，通过扩散溶入基体，制备了颜色纯正、掺杂均匀的黑、蓝、粉、绿色氧化锆陶瓷。 [0004]相较以上方法，固相混合法工艺简单、成本低廉、操作方便、易工业化，但无法克服纳米颗粒团聚，且着色相和基体纳米颗粒混合不均匀，且球磨时间长，球磨介质或大气对粉体有可能造成严重的污染；化学共沉淀法工艺比较复杂，但获得的粉末纯度高、性能优良；液相浸渗法在工艺上更加简便，且制备出的彩色氧化锆陶瓷在颜色均一性和物理性能上都具有明显的优势，是一种较为新型的掺杂技术。 [0005]专利CN201810649627.8中公开了一种黑色氧化锆陶瓷材料及黑色氧化锆陶瓷的制备方法与制品，黑色氧化锆陶瓷材料包括以下重量百分含量的组分：氧化锆80％～95％；氧化钇2.5％～5％；黑色色料余量；黑色色料包括以下重量百分含量的组分：氧化铁0～40％、氧化铬0～30％、氧化钴10％～30％、氧化锰0～10％、氧化镍0～10％、氧化铝5％～30％、氧化锌0～6％、氧化硅0～5％，氧化铁、氧化铬、氧化钴、氧化锰、氧化镍、氧化铝、氧化锌、氧化硅的重量百分含量为占黑色色料总重量的百分比。黑色氧化锆陶瓷的制备方法根据材料特性，采用流延成型、温等静压工艺处理，采取适宜的排胶及烧结工艺。该工艺较为繁琐，整体操作时间长，不利于工业化生产。 发明内容 [0006]本发明要解决的技术问题是提供一种黑色氧化锆陶瓷材料，颜色均一，且具有良好的物理性能；本发明还提供其制备方法，采用氧化锆陶瓷喂料注射成型、黑色色料悬浮液浸渗制备黑色氧化锆陶瓷材料，工艺简单、成本低廉、操作方便、易工业化。 [0007]本发明所述的黑色氧化锆陶瓷材料，采用氧化锆陶瓷喂料注射成型、黑色色料悬浮液浸渗制得；所述氧化锆陶瓷喂料包括氧化锆粉体、造孔剂、粘结剂，其中氧化锆粉体、造孔剂、粘结剂的质量比为75～85:5～10:10～20。 [0008]其中，氧化锆粉体的粒度为0.35～0.50μm，优选为水热法制备的氧化钇部分稳定氧化锆粉体，具有上述特性的氧化锆粉体具有更好的透度。该氧化锆粉体为市场上普遍材料。 [0009]造孔剂为二氧化硅、氧化铋、氧化钙的一种或多种。 [0010]粘结剂为注射成型领域通用的粘结剂，粘结剂包括高分子物质与低分子物质；高分子物质为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸树脂中的一种或者多种；低分子物质为棕榈蜡、半精炼石蜡、油酸中的一种或多种。 [0011]黑色色料由氧化铁、氧化锰和氧化钼按质量比30～60:20～50:10～30混合、高温煅烧、球磨获得。 [0012]本发明所述的黑色氧化锆陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤： [0013](1)造孔剂预处理：将造孔剂在700～900℃进行煅烧，再球磨至粒度为400～600μm，得到预处理后的造孔剂； [0014](2)密炼、造粒：将氧化锆粉体、预处理后的造孔剂、粘结剂加入密炼机混合均匀，形成喂料，取出冷却后进行造粒，得到氧化锆陶瓷喂料； [0015](3)喂料成型、脱脂及预烧：将氧化锆陶瓷喂料在注射成型机成型为陶瓷生坯，然后进行脱脂、预烧，得到陶瓷预烧坯； [0016](4)黑色色料制备及预处理：将氧化铁、氧化锰和氧化钼混合、高温煅烧、球磨，得到粒度为30～80μm的黑色色料粉体，然后将黑色色料粉体与橄榄油、煤油混合，得到黑色色料悬浮液； [0017](5)液相浸渍：将陶瓷预烧坯浸渗在黑色色料悬浮液中，置于超声震荡机中处理12～24h后，取出烘干，得到黑色陶瓷预烧坯； [0018](6)烧结：将黑色陶瓷预烧坯进行烧结，得到黑色氧化锆陶瓷材料。 [0019]步骤(2)中，密炼机温度设置为180～200℃。 [0020]步骤(3)中，预烧温度为950～1100℃，预烧时间为1～2h。 [0021]步骤(4)中，煅烧温度为1100～1200℃，黑色色料粉体、橄榄油、煤油的质量比为1:2～6:4～8。 [0022]步骤(6)中，烧结温度为1450～1500℃，烧结时间为2～4h。 [0023]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： [0024]本发明采用氧化锆陶瓷喂料注射成型、黑色色料悬浮液浸渗制备黑色氧化锆陶瓷材料，工艺简单、成本低廉、操作方便、易工业化，制备的黑色氧化锆陶瓷材料颜色均一，且具有良好的物理性能。 具体实施方式 [0025]本发明下面将结合实施例作进一步详述。实施例中所使用的粘结剂为注射成型领域通用的粘结剂，其原料组成为：15wt％高密度聚乙烯，20wt％低密度聚乙烯，40wt％棕榈蜡，25wt％半精炼石蜡。 [0026]实施例1 [0027](1)造孔剂预处理：将二氧化硅在700℃进行煅烧，再球磨至粒度为400μm，得到预处理后的造孔剂； [0028](2)密炼、造粒：密炼机温度设置为180℃，将氧化锆粉体、预处理后的造孔剂、粘结剂按质量比75:5:20称量后加入密炼机混合均匀，形成喂料，取出冷却后进行造粒，得到氧化锆陶瓷喂料； [0029](3)喂料成型、脱脂及预烧：将氧化锆陶瓷喂料在注射成型机成型为陶瓷生坯，然后进行脱脂，脱脂后在950℃预烧1h，得到陶瓷预烧坯； [0030](4)黑色色料预处理：将氧化铁、氧化锰、氧化钼按质量比30:50:20进行称量、混合、于1100℃高温煅烧、球磨，得到粒度为30μm的黑色色料粉体，然后将黑色色料粉体与橄榄油、煤油按质量比1:2:8混合，得到黑色色料悬浮液； [0031](5)液相浸渍：将陶瓷预烧坯浸渗在黑色色料悬浮液中，置于超声震荡机中处理12h后，取出烘干，得到黑色陶瓷预烧坯； [0032](6)烧结：将黑色陶瓷预烧坯在1450℃烧结2h，得到黑色氧化锆陶瓷材料。 [0033]实施例2 [0034](1)造孔剂预处理：将氧化铋在750℃进行煅烧，再球磨至粒度为450μm，得到预处理后的造孔剂； [0035](2)密炼、造粒：密炼机温度设置为180℃，将氧化锆粉体、预处理后的造孔剂、粘结剂按质量比85:5:10称量后加入密炼机混合均匀，形成喂料，取出冷却后进行造粒，得到氧化锆陶瓷喂料； [0036](3)喂料成型、脱脂及预烧：将氧化锆陶瓷喂料在注射成型机成型为陶瓷生坯，然后进行脱脂，脱脂后在1000℃预烧1.5h，得到陶瓷预烧坯； [0037](4)黑色色料预处理：将氧化铁、氧化锰、氧化钼按质量比40:30:30进行称量、混合、于1130℃高温煅烧、球磨，得到粒度为40μm的黑色色料粉体，然后将黑色色料粉体与橄榄油、煤油按质量比1:4:6混合，得到黑色色料悬浮液； [0038](5)液相浸渍：将陶瓷预烧坯浸渗在黑色色料悬浮液中，置于超声震荡机中处理15h后，取出烘干，得到黑色陶瓷预烧坯； [0039](6)烧结：将黑色陶瓷预烧坯在1460℃烧结2.5h，得到黑色氧化锆陶瓷材料。 [0040]实施例3 [0041](1)造孔剂预处理：将氧化钙、氧化铋在800℃进行煅烧，再球磨至粒度为500μm，得到预处理后的造孔剂； [0042](2)密炼、造粒：密炼机温度设置为190℃，将氧化锆粉体、预处理后的造孔剂、粘结剂按质量比76:10:14称量后加入密炼机混合均匀，形成喂料，取出冷却后进行造粒，得到氧化锆陶瓷喂料； [0043](3)喂料成型、脱脂及预烧：将氧化锆陶瓷喂料在注射成型机成型为陶瓷生坯，然后进行脱脂，脱脂后在1050℃预烧2h，得到陶瓷预烧坯； [0044](4)黑色色料预处理：将氧化铁、氧化锰、氧化钼按质量比50:20:30进行称量、混合、于1150℃高温煅烧、球磨，得到粒度为50μm的黑色色料粉体，然后将黑色色料粉体与橄榄油、煤油按质量比1:3:7混合，得到黑色色料悬浮液； [0045](5)液相浸渍：将陶瓷预烧坯浸渗在黑色色料悬浮液中，置于超声震荡机中处理18h后，取出烘干，得到黑色陶瓷预烧坯； [0046](6)烧结：将黑色陶瓷预烧坯在1480℃烧结3h，得到黑色氧化锆陶瓷材料。 [0047]实施例4 [0048](1)造孔剂预处理：将二氧化硅、氧化钙在850℃进行煅烧，再球磨至粒度为550μm，得到预处理后的造孔剂； [0049](2)密炼、造粒：密炼机温度设置为190℃，将氧化锆粉体、预处理后的造孔剂、粘结剂按质量比80:6:14称量后加入密炼机混合均匀，形成喂料，取出冷却后进行造粒，得到氧化锆陶瓷喂料； [0050](3)喂料成型、脱脂及预烧：将氧化锆陶瓷喂料在注射成型机成型为陶瓷生坯，然后进行脱脂，脱脂后在1050℃预烧1.5h，得到陶瓷预烧坯； [0051](4)黑色色料预处理：将氧化铁、氧化锰、氧化钼按质量比60:30:10进行称量、混合、于1180℃高温煅烧、球磨，得到粒度为60μm的黑色色料粉体，然后将黑色色料粉体与橄榄油、煤油按质量比1:6:4混合，得到黑色色料悬浮液； [0052](5)液相浸渍：将陶瓷预烧坯浸渗在黑色色料悬浮液中，置于超声震荡机中处理20h后，取出烘干，得到黑色陶瓷预烧坯； [0053](6)烧结：将黑色陶瓷预烧坯在1490℃烧结3.5h，得到黑色氧化锆陶瓷材料。 [0054]实施例5 [0055](1)造孔剂预处理：将二氧化硅、氧化铋、氧化钙在900℃进行煅烧，再球磨至粒度为600μm，得到预处理后的造孔剂； [0056](2)密炼、造粒：密炼机温度设置为200℃，将氧化锆粉体、预处理后的造孔剂、粘结剂按质量比78:8:14称量后加入密炼机混合均匀，形成喂料，取出冷却后进行造粒，得到氧化锆陶瓷喂料； [0057](3)喂料成型、脱脂及预烧：将氧化锆陶瓷喂料在注射成型机成型为陶瓷生坯，然后进行脱脂，脱脂后在1100℃预烧2h，得到陶瓷预烧坯； [0058](4)黑色色料预处理：将氧化铁、氧化锰、氧化钼按质量比40:40:20进行称量、混合、于1200℃高温煅烧、球磨，得到粒度为80μm的黑色色料粉体，然后将黑色色料粉体与橄榄油、煤油按质量比1:5:5混合，得到黑色色料悬浮液； [0059](5)液相浸渍：将陶瓷预烧坯浸渗在黑色色料悬浮液中，置于超声震荡机中处理24h后，取出烘干，得到黑色陶瓷预烧坯； [0060](6)烧结：将黑色陶瓷预烧坯在1500℃烧结4h，得到黑色氧化锆陶瓷材料。 [0061]将实施例1-5制备的陶瓷制品进行性能测试，其中强度采用“三点弯曲”进行测试，密度采用阿基米德密度仪进行测试，硬度采用“压痕法”进行测试，韧性采用“单边切口梁法”测试，色度使用色差计测试，测试数据见表1。 [0062]表1实施例1-5制备的陶瓷制品的性能测试结果 [0063] [0064]