1. 陶瓷着色机理

颜色是另一种可使陶瓷有许多应用的光学性能,当陶瓷材料中某些离子含有易激发的电子，可见光范期的光线可能被吸收.这时陶瓷就呈现出颜色。

这种情况主要发生在具有单填满的d层(如v.Cr,Mn.Fe.Ni.Cu.或f层(稀土元素)的过渡元素，它们都比较不稳定.能量较高，需要较少的能量即可激发，

故能选择吸收可见光，例如C+离子，微将陶收橙、黄和部分绿光，呈现带紫的蓝色;Ni2+通过紫、红光吸收其他光形成紫灰色;Cu+离子吸收红橙、黄及紫光，

让蓝、绿通过:稀土元素如Ce在蓝紫处有较羽的吸收，呈现黄色; Nd3+(钕)吸收橙、黄,呈现带红的紫色。

复合离子如其中有显色的简单离子则当然会显色,如全为无色离子，但互作用强烈,产生较大的极化，也会由于轨道变形,

易受到激发而吸收可见光。如V5+,Cr6+,Mn7+均无色，O2-也无色，但VO3-显黄色,CrO2-4也呈黄色,MnO4-,显紫色(华南工学院,1979)。

2.  氧化铝陶瓷的着色

Al2O3陶瓷在实际应用中也常需要呈色，即可通过引入着色离子化合物而呈不同颜色。例如，在半导体集成电路中要求作封装管壳的氧化铝陶瓷应具有遮光性，

因此数码管衬板的Al2O3陶瓷也要求呈黑色以保证数码显示清晰。为此可在Al2O3中引人Fe2O3、CoO.Cr2O3、TiO2、MnO等着色氧化物。

Al2O3陶瓷呈现黑色是由于瓷料中的Ti+在还原气氛(H2)和高温的作用下部分地还原成Ti4+ ,Ti3+实际上可视为束缚着电子的T1+ ,即Ti4+e-，这个束缚电子是弱束缚电子,

在TiO2中可视为“颜色中心”,因此这类陶瓷呈现黑色。另外一种常用的红紫色Al2O3陶瓷,是在Al2O3瓷料中引人Cr2O3,和MnO而致。

合含1%左右Cr2O3,的Al2O3,陶瓷常呈现红色，就是因为固溶α-Al2O3晶格中的Cr3+离子对可见光的蓝绿色频段有强烈的选择性吸收，从而使觉体呈现蓝绿色的补色，即粉红色。

3.氧化锆陶瓷的着色

丰富多彩的颜色极大地拓宽了多晶氧化锆增韧陶瓷材料的应用领域。目前氧化锆陶瓷已有黑色、蓝色粉红色、绿色、青色、金色等多种颜色，

其产品涉及制表行业的表壳和表链、高档手机的外壳与按键、厨房使用的陶瓷刀、仿宝石类的氧化锆陶瓷戒指与项链等。传统的

表壳和表链都采用金属加电镀的方法制作,这种表壳和表链容易出现镀层脱落与生锈等现象,使用久了以后磨损现象特别突出。

而使用彩色氧化锆陶瓷制造的表壳和表链有很多优良的性质:例如优异的耐磨性、手表的重量减轻硬度大约为不锈钢材料的10倍，

而且耐锈蚀和化学侵蚀性,手表戴得时间越长，越显光亮。因此，国际上一些知名品牌的手表生产商纷推出了多个系列的陶瓷手表，

见图:28.如瑞土的Rado(雷达)表以及日本精工公司等(Rado，2003)

图1-28瑞士Rado公司的全陶瓷腕表

3. 目前，氧化物陶瓷的着色主要包括以下几种方法。

(1)固相混合法

固相混合法是以固态无知为出发点来合成彩色氧化锆的方法，即将着色剂、矿化剂等氧化物颗粒按照一定化学配比，掺入到稳定氧化锆粉体中进行混合、

球磨，在此过程中使固体颗粒晶粒细化，晶格畸变。表面能升高。反应能力增强，从而增加烧结过程中实现化学着色反应.

Etho 等人（2004）就利用Y-TZI体中固相混合加人Co3O4、Cr2O3、TiO2、Al2O3等制备成功了黑色氧结陶瓷材料.但颜色的稳定性差，

烧结温度不能过高，着色剂挥发严重。 若直接添加CoFe2O4也可制备黑色氧结陶瓷,这样就避免了重金属Cr的使用(Briod,1995)。采用微米级ZrO2为原料，

镨锆黄色料为着色剂加少量烧结助剂，可以制得颜色亮丽的浅黄色氧化锆陶瓷(张灿英2007）， 以偏钒酸铵代替镨锆黄色料为着色剂，

可以制得颜色亮丽的深黄色氧化锆陶瓷(张培萍2005），硬度为14.76GPa,抗弯强度为670MPa(张培萍2005， Feng 等人（1993）认为V 固溶于ZrO2晶格中而呈现黄色。

(2)化学共沉淀法

化学共沉淀法是利用锆盐、、稳定剂盐和着色离子盐溶液混合后,通过与碱或者碳酸盐物的反位,共间生成复氧化物或者疾酸盐沉淀，然后加热分解而获得氧化错复合粉体，

日本Toh公司Fuisaki等(200研制成功含有2%~6%(wt)着色剂的黑色氧化锆陶瓷。着色剂为尖晶石结构的(Co-Zn,)(Fe-,AL,)2O4,(0≤x≤0.5,0≤y≤0.5)。

Co,Zn,FeAl着色氧化错采用共沉淀的方法获得。这种黑色氧化错具有珠宝光泽的深黑颜色，而且颜色对烧结温度的变化不敏感，可以在1300~ 1500C烧结，制品颜色不变化。

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。但该法的缺点是由于彩色氧化锆共沉淀离子复杂，导致后期烧结过程中反应复杂，

氧化锆稳定剂有可能与着色离子发生不可预期的反应,这-方面影响最终彩色氧化锆制品的性能，另一方面也影响着色离子的显色光学性能。