专利名称：一种静电粉末的纳米陶瓷复合材料及其制作方法
技术领域：
本发明涉及陶瓷材料及其制作方法技术领域，特指一种静电粉末的纳米陶瓷复合 材料及其制作方法。
背景技术：
材料是人类社会生活的物质基础，材料分发展导致时代的变迁，推动人类的物质 文明和社会进步。在人类进入知识经济的新时代，材料与能源和信息并列为现代科学技术 的三大支柱，其作用和意义尤为重要。新型功能材料赋予高技术以新的内涵，促进各种高新 技术的发展和应用的实现。由于陶瓷复合材料具有高强度、高硬度、极好的耐磨、耐高温和耐腐蚀性能，使其 作为高性能结构材料得到广泛的应用。世界各国都把结构陶瓷看作是对未来工业革命有重 大作用的高技术新材料以重点研究和发展。但由于陶瓷复合材料本身固有的脆形，作结构 材料使用时缺乏足够的可靠性，从而使其应用范围受到了很大的限制。多年来，陶瓷工作者 制得了许多不同类型的陶瓷复合材料，使得陶瓷复合材料的脆形有所改善，韧性有了明显 的提高，并在某些工业领域中得到推广使用。今年来，为了提高产品表面的质感，有人将产品表面喷涂复合陶瓷材料，但是实际 的使用效果却存在一些不足。具体而言，由于目前复合陶瓷材料的特性，将其喷涂在产品表 面后，复合陶瓷材料在胚体表面形成的表面容易出现附着力较差，喷涂表面不光滑等不良 现象，另外，传统的复合陶瓷材料难以使用较为先进的静电喷涂方式，其生产效率较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是克服目前复合陶瓷材料所存在的不足，提供可采 用静电喷涂的静电粉末的纳米陶瓷复合材料。为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案制作该静电粉末的纳米陶 瓷复合材料的原料及重量配比为A、长石20-30% ；B、石英20-30% ；C、硼砂20-30% ；D、气 孔抑制剂4-7% ；E、助熔剂16-24%.上述技术方案中，制作该静电粉末的纳米陶瓷复合材料的原料还包括着色剂，所 述的着色剂为氧化钛、氧化锑中的一种或者二者的混合物，并且着色剂在整个原料中的比 重为4-8%。上述技术方案中，所述的助熔剂包括萤石、纯碱、氟硅酸钠的一种或几种组合。上述技术方案中，所述的助熔剂包括萤石、纯碱、氟硅酸钠，各组成部分在原料中 的重量配比为萤石4-6% ；纯碱5-8%、氟硅酸钠7-8%。上述技术方案中，制作该静电粉末的纳米陶瓷复合材料的原料及重量配比为A、 长石24.8% ；B、石英21. 1% ；C、硼砂24. 9% ；D、气孔抑制剂4. 3% ；E、助熔剂20. 1% ；F、着 色剂4. 8% ；其中，所述的气孔抑制剂为硝酸钠；所述的助熔剂的成份及重量配比为萤石 5.3% ；纯碱7.8%、氟硅酸钠7% ；所述的着色剂为氧化钛，其在原料中的比重为4.8%。
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本发明所要解决的另一个技术方案是提供上述静电粉末的纳米陶瓷复合材料的 制作方法，其采用的技术方案为该方法包括以下步骤一、按照下面的成份及重量配比准 备原料A、长石20-30% ；B、石英20-30% ；C、硼砂20-30% ；D、气孔抑制剂4-7% ；E、助熔剂 16-24%，其中所述的助熔剂包括萤石、纯碱、氟硅酸钠，各组成部分在原料中的重量配比 为萤石4-6% ；纯碱5-8%、氟硅酸钠7-8% ；二、将上述原料混合后置于熔炉中进行熔制， 其中熔炉的温度为1200-1300摄氏度，直至原料被熔制成熔融的流体；三、将熔制完成的流 体由熔炉中倒出，并采用压片冷却的方式对其冷却，形成固化的片材，并将固化的片材进行 粉碎，得到碎片；四、对碎片材料进行晶化处理；五、对晶化处理的碎片材料进行粉碎，粉碎 成粉末状；六、对粉末材料进行包裹处理，采用高分子聚合物为包裹剂，最终得到静电粉末 的纳米陶瓷复合材料。进一步而言，上述制作方法技术方案中，制作该静电粉末的纳米陶瓷复合材料的 原料还包括着色剂，所述的着色剂为氧化钛、氧化锑中的一种或者二者的混合物，并且着 色剂在整个原料中的比重为4-8%。上述制作方法技术方案中，静电粉末的纳米陶瓷复合材料的种类及重量配比为 A、长石24. 8% ;B、石英21.1% ；C、硼砂24. 9% ;D、气孔抑制剂4. 3% ;E、助熔剂20. 1 % ;F、着 色剂4. 8% ；其中，所述的气孔抑制剂为硝酸钠；所述的助熔剂的成份及重量配比为萤石 5. 3% ；纯碱7. 8%、氟硅酸钠7% ；所述的着色剂为氧化钛，其在原料中的比重为4. 8%。上述制作方法技术方案中，所述制作方法第六步中采用的包裹剂为硅烷或硅氧 焼。上述制作方法技术方案中，所述制作方法中第五步对碎片进行粉碎处理，其粉啐 后的颗粒度为200目。采用上述技术方案所制得的静电粉末的纳米陶瓷复合材料的优点是1、节省工序，节省能源，无需干燥。2、资源利用率高，粉末通过回收，利用率可高达98%以上。3、绿色环保，无废水废气产生。4、自动化操作，省工省力，自动化生产。5、喷涂质量优良，瓷面光洁致密，气孔率低，厚薄一致。6、瓷面层具有耐热、耐磨、耐腐蚀、易清洁。7、符合直接食品FDA，无毒安全。
图1是实施例一制作静电粉末的纳米陶瓷复合材料的方法步骤示意图。
具体实施例方式实施例一一、按照下面的成份及重量配比准备原料A、长石24%B、石英20% ；C、硼砂30% ；
D、气孔抑制剂4% ；E、助熔剂18% ；F、着色剂 4%。其中所述的助熔剂包括萤石、纯碱、氟硅酸钠，各组成部分在原料中的重量配比 为萤石；4% ；纯碱6%、氟硅酸钠8%。着色剂采用氧化钛。上述原料中，石英的主要成份是二氧化硅。其物理性质和化学性质均十分稳定的 矿产资源。本发明中是用于制作复合陶瓷材料的主体材料。硼砂是本发明作为复合陶瓷材料中的另一个主体材料。硼砂是含有10个水分子 的四硼酸钠(分子式为的Na2B407. 10H20)。将其作为本发明材料中的一种主体材料，其 可使瓷釉不易脱落而使其具有光泽。另外，由于本发明为静电粉末，其必须令钾、钠、锂等离 子的含量不能过高，否则将影响产品的电阻率和带电性能。所以为了密闭上述离子的不足 而导致熔剂量不足，本发明增加了硼砂，其氧化物为氧化硼，可作为增加瓷釉介电常数的氧 化物，提高本发明复合陶瓷粉末的电阻率。长石是一类含钙、钠和钾的铝硅酸盐类矿物的一种，其是制作陶瓷材料的一种重 要原料。长石有助于提高制品的机械强度，电气性能和半透明度，并且在高温时对石英、粘 上、莫来石的熔解快，溶解度大，另外，其熔融温度低，透明度好。萤石即氟化钙(CaF2)，其具有能降低难熔物质的熔点的作用。氟硅酸钠(Na2SiF6)，作为制作陶瓷材料的助熔剂。上述原料中，气孔抑制剂采用硝酸钠，其可以有效抑制产品熔制过程中气泡的产生。上述原料中，作为着色剂的氧化钛俗称钛白或钛白粉。化学式Ti02。其是白色无 定形粉末，加热时变黄色，受高温变棕色，冷时再呈白色。着色剂还可以选择氧化锑，化学式 Sb203。二、将上述原料混合后置于熔炉中进行熔制，其中熔炉的温度为1250摄氏度，直 至原料被熔制成熔融的流体；三、将熔制完成的流体由熔炉中倒出，并采用压片冷却的方式对其冷却，形成固化 的片材，本实施例采用的冷却方式为流体由熔炉中被倒出后，经过一组压辊进行压制成片 状，其中压辊中流经有冷却水。这样当流体经过压辊后就被冷却压制成片状固化的混合体。 然后将固化的片材通过粉碎机或压碎机进行粉碎，得到碎片形状大小不一的碎片；四、对碎片材料进行晶化处理。陶瓷晶化处理的的目的是为了将透明的材料变成 半透明状，以提高强度，并使之具有化学稳定性。陶瓷的晶化是在一定的成核剂作用下经过 特殊的热处理过程，产品由非晶体转化为半透明的结晶体。陶瓷晶化的传统方法分两个阶 段恒温核晶阶段和等温增长阶段。晶体增长的速度与晶核的大小和升温速度有关。按一 定的温度和程序，晶化热处理晶相结构均勻、无孔、晶粒大小接近晶体、随意交锁。五、对晶化处理的碎片材料进行粉碎，粉碎成粉末状；粉碎后的粉末颗粒度在200 目左右。六、对粉末材料进行包裹处理，采用高分子聚合物为包裹剂，最终得到静电粉末的 纳米陶瓷复合材料。所谓的包裹处理就是对材料进行绝缘处理，提高产品的电阻率。包裹 剂为硅烷或硅氧烷，本实施例采用含氢甲基硅氧烷作为包裹剂。作为本发明中的包裹剂，含氢甲基硅氧烷具有如下几个条件1、电阻率较高；2、表面张力较小，能够很好的铺展在瓷粉周围；3、烧制过程中可以充分分解并逸出，不会给瓷面带来任何负面影响；4、可提高静电干粉的流动性，便于喷涂和回收；5、性能稳定，受环境影响不明显。在包裹处理中，加入含氧甲基硅氧烷后，粉碎的粉末与含氢甲基硅氧烷产生化学 反应，形成憎水性的有机胶体膜。该胶体膜可大大提高产品的电阻率，并且改善了珐琅粉末 的流动性、开裂性、凝聚性和储藏性。通常包裹工艺可采用气相包裹的工艺，即通过装置将硅氧烷汽化，然后将上述粉 碎的粉末放入，在高温气化环境中进行包裹处理，最终得到包裹层均勻、性能稳定的静电干 粉。经过包裹处理后，最后就得到了最终的静电珐琅粉末产品。实施例二，这是本发明的较佳实施例，与上述实施例所不同的是该静电粉末的纳 米陶瓷复合材料的种类及重量配比为A、长石 24.8%B、石英 21.1%;C、硼砂 24.9%;D、气孔抑制剂4.3%;E、助熔剂20.1%;F、着色剂 4.8%;其中，所述的气孔抑制剂为硝酸钠；所述的助熔剂的成份及重量配比为萤石 5.3% ；纯碱7.8%、氟硅酸钠7% ；所述的着色剂为氧化钛，其在原料中的比重为4.8%。实施例三本实施例与实施例二类似，所不同的是本实施例中采用氧化锑作为着色剂。该静 电粉末的纳米陶瓷复合材料的种类及重量配比为A、长石24.78%B、石英23. 19% ；C、硼砂21.06%;D、气孔抑制剂 6.59%;E、助熔剂17.21%;F、着色剂7. 17% ；其中，所述的气孔抑制剂为硝酸钠；所述的助熔剂的成份及重量配比为；萤石 4. 8% ；纯碱5. 8%、氟硅酸钠6% ；所述的着色剂为氧化锑，其在原料中的比重为7. 17%.当然，以上所述仅仅为本发明实例而已，并非来限制本发明实施范围，故，凡依本 发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申 请专利范围内。
权利要求
一种静电粉末的纳米陶瓷复合材料，其特征在于制作该静电粉末的纳米陶瓷复合材料的原料及重量配比为A、长石20 30％B、石英20 30％；C、硼砂20 30％；D、气孔抑制剂 4 7％；E、助熔剂 16 24％。
2.根据权利要求1所述的一种静电粉末的纳米陶瓷复合材料，其特征在于制作该静 电粉末的纳米陶瓷复合材料的原料还包括着色剂，所述的着色剂为氧化钛、氧化锑中的一 种或者二者的混合物，并且着色剂在整个原料中的比重为4_8%。
3.根据权利要求2所述的一种静电粉末的纳米陶瓷复合材料，其特征在于所述的助 熔剂包括萤石、纯碱、氟硅酸钠的一种或几种组合。
4.根据权利要求3所述的一种静电粉末的纳米陶瓷复合材料，其特征在于所述的助 熔剂包括萤石、纯碱、氟硅酸钠，各组成部分在原料中的重量配比为萤石4-6% ；纯碱 5-8%、氟硅酸钠7-8%。
5.根据权利要求4所述的一种静电粉末的纳米陶瓷复合材料，其特征在于制作该静 电粉末的纳米陶瓷复合材料的原料及重量配比为A、长石24.8%B、石英21.1%;C、硼砂24.9%;D、气孔抑制剂4.3%;E、助熔剂20.1%;F、着色剂4.8%;其中，所述的气孔抑制剂为硝酸钠；所述的助熔剂的成份及重量配比为萤石5. 3% ； 纯碱7. 8%、氟硅酸钠7% ；所述的着色剂为氧化钛，其在原料中的比重为4. 8%。
6.一种静电粉末的纳米陶瓷复合材料的制作方法，其特征在于该方法包括以下步骤一、按照下面的成份及重量配比准备原料A、长石20-30%B、石英20-30% ；C、硼砂20-30% ；D、气孔抑制剂4-7% ；E、助熔剂16-24%。其中所述的助熔剂包括萤石、纯碱、氟硅酸钠，各组成部分在原料中的重量配比为 萤石4-6% ；纯碱5-8%、氟硅酸钠7-8% ；二、将上述原料混合后置于熔炉中进行熔制，其中熔炉的温度为1200-1300摄氏度，直 至原料被熔制成熔融的流体；三、将熔制完成的流体由熔炉中倒出，并采用压片冷却的方式对其冷却，形成固化的片 材，并将固化的片材进行粉碎，得到碎片；A、长石B、石英C、硼砂20-30% 20-30% ； 20-30% ； 4-7% ； 16-24% οD、气孔抑制剂E、助熔剂四、对碎片材料进行晶化处理；五、对晶化处理的碎片材料进行粉碎，粉碎成粉末状；六、对粉末材料进行包裹处理，采用高分子聚合物为包裹剂，最终得到静电粉末的纳米 陶瓷复合材料。
7.根据权利要求6所述的一种静电粉末的纳米陶瓷复合材料的制作方法，其特征在 于制作该静电粉末的纳米陶瓷复合材料的原料还包括着色剂，所述的着色剂为氧化钛、 氧化锑中的一种或者二者的混合物，并且着色剂在整个原料中的比重为4-8%。
8.根据权利要求7所述的一种静电粉末的纳米陶瓷复合材料的制作方法，其特征在 于该静电粉末的纳米陶瓷复合材料的种类及重量配比为A、长石24.8%B、石英21.1%;C、硼砂24.9%;D、气孔抑制剂4.3%;E、助熔剂20.1%;F、着色剂4.8%;其中，所述的气孔抑制剂为硝酸钠；所述的助熔剂的成份及重量配比为萤石5. 3% ； 纯碱7. 8%、氟硅酸钠7% ；所述的着色剂为氧化钛，其在原料中的比重为4. 8%。
9.根据权利要求6所述的一种静电粉末的纳米陶瓷复合材料的制作方法，其特征在 于所述制作方法第六步中采用的包裹剂为硅烷或硅氧烷。
10.根据权利要求6所述的一种静电粉末的纳米陶瓷复合材料的制作方法，其特征在 于所述制作方法中第五步对碎片进行粉碎处理，其粉碎后的颗粒度为200目。
全文摘要
本发明涉及陶瓷材料及其制作方法技术领域，特指一种静电粉末的纳米陶瓷复合材料及其制作方法。制作该静电粉末的纳米陶瓷复合材料的原料及重量配比为A、长石20-30％；B、石英20-30％；C、硼砂20-30％；D、气孔抑制剂4-7％；E、助熔剂16-24％。本静电粉末的纳米陶瓷复合材料涂搪的优点是1、节省工序，节省能源，无需干燥。2、资源利用率高，粉末通过回收，利用率可高达98％以上。3、绿色环保，无废水废气产生。4、自动化操作，省工省力，自动化生产。5、喷涂质量优良，瓷面光洁致密，气孔率低，厚薄一致。6、瓷面层具有耐热、耐磨、耐腐蚀、易清洁。7、符合直接食品FDA，无毒安全。
文档编号C04B35/628GK101967061SQ20101021456
公开日2011年2月9日 申请日期2010年6月29日 优先权日2010年6月29日
发明者蔡文仁 申请人:蔡文仁