本发明属于陶瓷加工领域，具体涉及一种新型功能陶瓷的制备方法。
背景技术：
：陶瓷是我国传统的器皿材料，随着近代科学技术的发展，近百年来又出现了许多新的陶瓷品种。它们不再使用或很少使用粘土、长石、石英等传统陶瓷原料，而是使用其他特殊原料，甚至扩大到非硅酸盐，非氧化物的范围，并且出现了许多新的工艺。陶瓷材料现在可以作为各种无机非金属固体材料的通称。现有的陶瓷加工时，多进行混料后采用模具加工，为了提升陶瓷的某种性能，往往加入相应的助剂来提升材料的性能，但是，当陶瓷某一面需要某些性能时，比如，在陶瓷制备时，往往需要内层具有良好的强度和耐腐蚀性，表层需要具有更好的着色稳定性，常规的贴合后进行烧制方法制备的陶瓷，容易造成开裂，成品率低，无法满足性能需求。技术实现要素：本发明的目的是提供一种新型功能陶瓷，通过对基料和色料的调整，使得陶瓷表面具有良好的着色施釉效果，内层具有良好的耐腐蚀性和强度。本发明通过以下技术方案实现：一种新型功能陶瓷，包括底层基料、中层基料和表层基料，底层基料由以下重量份的原料制成：钙霞石55-62份、氧化铝10-15份、硅酸锆8-12份、氧化锌4-5份、黏土8-10份；在底层基料中，以钙霞石为基体，加入氧化铝、氧化锆等耐高温、高强度的填料，能显著提升陶瓷的强度和耐高温性能，而且使用氧化锌及氧化铝具有良好的分散和辅助分散的效果，有助于各成分的分散，而且利用和中层基料的结合，避免底层基料和中层基料在烧制过程中产生开裂。中层基料由以下重量份的原料制成：高岭土45-50份、碳酸钡8-12份、正长石15-18份、云母粉5-7份、羧甲基纤维素钠7-9份、纳米二氧化钛5-7份；中层基料使用高岭土作为主要原料，通过复配，纳米二氧化钛表面微孔具有吸附作用，而且其他成分填充后，能够提升对其他成分的连接强度，使得中层基料具有与其他层原料更好的结合能力，中层基料在加工时可以将表层基料和底层基料紧密地连接，避免出现开裂，而且中层基料本申请具有较高的强度，可以保持陶瓷的基本性能。表层基料由以下重量份的原料制成：钾长石13-14份、石英石90-95份、硅酸铝7-10份、蒙脱石6-7份、纳米二氧化钛3-5份。表层基料中使用钾长石、石英石为主要原料，可以为陶瓷提供足够的硬度，加入硅酸铝可以提升耐火性能，避免烧制时出现裂缝，蒙脱石和纳米二氧化钛对于原料的分散具有极好的促进作用，而且具有两者具有良好的吸附分散效果，在成型后，色浆中金属离子等能够与纳米二氧化钛紧密络合而均匀地分散在陶瓷表面，经过高温烧制后显现出均匀的光泽。所述底层基料中硅酸锆使用以下方法进行处理，（1）、将纳米硅酸锆使用无水乙醇浸泡处理20min，浸泡过程中不断搅拌，过滤，得到醇洗纳米硅酸锆；（2）、将醇洗纳米硅酸锆与其重量0.5%的硅烷偶联剂混合，使用高速搅拌机混合处理30min，搅拌速度为2000-2500r/min；（3）、将碳纳米管使用3mol/l的磷酸溶液浸泡处理20min，然后在45-50℃烘干，然后与步骤（2）得到的产物混合，在1500-1800r/min的转速下混合搅拌15-20min，得到处理后的硅酸锆；处理过程中纳米硅酸锆与碳纳米管的重量比为30-35:1。硅酸锆进行处理后，可以显著提升其分散效果，而且添加了碳纳米管，能够提升材料吸附性和稳定性，对于底层基料和中层基料的粘附也具有良好的促进作用。一种新型功能陶瓷，其制备方法如下：（1）、底层基料制备，将钙霞石粉碎，过100目筛，然后将粉碎的霞长石、与氧化铝、硅酸锆、氧化锌、黏土混合，使用粉碎机对各成分进行研磨，过120目筛，然后将各成分在200-220℃翻炒10-15min，得到底层基料混合料；向混合料中加入混合料重量3倍的水，搅拌30-40min，密封，在25-30℃下陈腐40-50天，得预处理底层基料；（2）、将正长石、云母粉、高岭土进行研磨，过100目筛，然后加入上述原料重量3倍的水，在500-600r/min的转速下搅拌处理45-60min，密封，进行变温陈腐处理2-3天，再加入碳酸钡、纳米二氧化钛、羧甲基纤维素钠搅拌均匀，密封，在22-25℃下恒温陈腐15-20天，得预处理中层基料；（3）、将钾长石、石英石、蒙脱石使用粉碎机破碎，过100目筛，加入硅酸铝和纳米二氧化钛，使用高速搅拌机在1200-1500r/min的转速下搅拌40-45min，加入混合物重量3-5倍的水，静置2h使水渗透分散，然后搅拌混合均匀，密封在28-32℃下陈腐处理26-30h，得到预处理表层基料；（4）、将步骤（1）得到的预处理底层基料、步骤（2）得到的预处理中层基料和步骤（3）得到的预处理表层基料分别使用真空挤出机挤出混合，将三种预处理基料分别制成片状，贴合，形成3层结构，然后，将贴合后的原料在温度为28-30℃、相对湿度60%的环境中放置10-15h，然后在3-5mpa的压强下进行压制，使各层间连接紧密，制坯，成型；（5）、将成型后的原料升温至300-350℃下烧制1-2h，在585-590℃保温处理1-3min，然后升温至595-610℃保温10-12min，在805-820℃下处理25-30min，然后升温至1285-1310℃烧结成型。在制备时，不同层的材料使用不同的方式进行陈腐处理，由于原料的配比合理，分散效果较好，在保证材料性能的情况下，能显著降低材料的陈腐时间，为了能够使各层间更紧密的连接，对不同层材料的陈腐时间进行了调整，调整后能使得各层间在进行压制时，层间进行渗透，形成稳定的连接，不会出现烧结时出现的开裂、分层等现象。在1285-1310℃烧结成型时间为8-15h。所述步骤（2）中变温陈腐方法为先在15℃静置5h，然后在24℃静置2h，再降温至5℃处理6h，如此反复循环处理。步骤（5）中，先在587-588℃处理2min，然后升温至599-601℃保温10min，在815-818℃处理25min，然后升温至1302℃烧结成型。所述底层基料、中层基料和表层基料的厚度比为3-5:1-2：1-2。本发明的有益效果：本发明制备的新型功能陶瓷的基料采用三种不同配方的原料复合制成，底层原料具有良好的强度和耐腐蚀性，可以支撑成型瓷器的稳定性及使用的强度，中层基料具有良好的连接络合作用，起到底层和表层的连接稳定作用，表层材料对具有很好的强度、硬度，并且对色料中的物质具有很好的吸附作用，能够有效提升材料使用的稳定性和对色彩的稳定性。本申请中制备的成品率在95%以上，显著提升了成品率。本申请中采用复合结构制备陶瓷，减少了锆和铝氧化物的使用量，降低了成本，也能保持陶瓷具有很好的强度。具体实施方式实施例1一种新型功能陶瓷，包括底层基料、中层基料和表层基料，底层基料由以下重量份的原料制成：钙霞石58份、氧化铝13份、硅酸锆10份、氧化锌4.2份、黏土9份；中层基料由以下重量份的原料制成：高岭土48份、碳酸钡11份、正长石18份、云母粉6份、羧甲基纤维素钠7.5份、纳米二氧化钛6.2份；表层基料由以下重量份的原料制成：钾长石14份、石英石92份、硅酸铝8份、蒙脱石6.5份、纳米二氧化钛4份。所述底层基料中硅酸锆使用以下方法进行处理，（1）、将纳米硅酸锆使用无水乙醇浸泡处理20min，浸泡过程中不断搅拌，过滤，得到醇洗纳米硅酸锆；（2）、将醇洗纳米硅酸锆与其重量0.5%的硅烷偶联剂混合，使用高速搅拌机混合处理30min，搅拌速度为2000-2500r/min；（3）、将碳纳米管使用3mol/l的磷酸溶液浸泡处理20min，然后在45-50℃烘干，然后与步骤（2）得到的产物混合，在1500-1800r/min的转速下混合搅拌15-20min，得到处理后的硅酸锆；处理过程中纳米硅酸锆与碳纳米管的重量比为32:1。进一步地，所述底层基料、中层基料和表层基料的厚度比为3:1:1。一种新型功能陶瓷，其制备方法如下：（1）、底层基料制备，将钙霞石粉碎，过100目筛，然后将粉碎的霞长石、与氧化铝、硅酸锆、氧化锌、黏土混合，使用粉碎机对各成分进行研磨，过120目筛，然后将各成分在210℃翻炒13min，得到底层基料混合料；向混合料中加入混合料重量3倍的水，搅拌30-40min，密封，在26℃下陈腐45天，得预处理底层基料；（2）、将正长石、云母粉、高岭土进行研磨，过100目筛，然后加入上述原料重量3倍的水，在500-600r/min的转速下搅拌处理45-60min，密封，进行变温陈腐处理2天，再加入碳酸钡、纳米二氧化钛、羧甲基纤维素钠搅拌均匀，密封，在24-25℃下恒温陈腐17天，得预处理中层基料；（3）、将钾长石、石英石、蒙脱石使用粉碎机破碎，过100目筛，加入硅酸铝和纳米二氧化钛，使用高速搅拌机在1200-1500r/min的转速下搅拌40-45min，加入混合物重量3-5倍的水，静置2h使水渗透分散，然后搅拌混合均匀，密封在30℃下陈腐处理28h，得到预处理表层基料；（4）、将步骤（1）得到的预处理底层基料、步骤（2）得到的预处理中层基料和步骤（3）得到的预处理表层基料分别使用真空挤出机挤出混合，将三种预处理基料分别制成片状，贴合，形成3层结构，然后，将贴合后的原料在温度为28-30℃、相对湿度60%的环境中放置12h，然后在4.2mpa的压强下进行压制，使各层间连接紧密，制坯，成型；（5）、将成型后的原料升温至325℃下烧制1.6h，在588℃保温处理2min，然后升温至600℃保温10min，在815℃下处理25min，然后升温至1302℃烧结成型。所述步骤（2）中变温陈腐方法为先在15℃静置5h，然后在24℃静置2h，再降温至5℃处理6h，如此反复循环处理。实施例2一种新型功能陶瓷，包括底层基料、中层基料和表层基料，底层基料由以下重量份的原料制成：钙霞石60份、氧化铝13份、硅酸锆9份、氧化锌4份、黏土9份；中层基料由以下重量份的原料制成：高岭土48份、碳酸钡9份、正长石17份、云母粉6份、羧甲基纤维素钠8份、纳米二氧化钛6份；表层基料由以下重量份的原料制成：钾长石13份、石英石95份、硅酸铝8份、蒙脱石6份、纳米二氧化钛4份。各原料的处理方式及具体制备方法同实施例1。实施例3与实施例1相比，硅酸锆直接添加，不经过处理。实验1为了验证原料对复合陶瓷性能的影响，本申请人进行了相关的验证试验，并设置了以下对照试验：对比例1与实施例1相比，不使用底层基料。对比例2与实施例1相比，不使用中层基料。对比例3与实施例1相比，不使用表层基料。对比例4与实施例1相比，底层基料不使用硅酸锆。对比例5与实施例1相比，表层基料不使用纳米二氧化钛。检验结果如表1。表1内外表层抗裂性耐酸性抗弯强度/mpa良品率（%）实施例1未出现裂痕+++++185.396.5实施例2未出现裂痕+++++182.296.3实施例3无明显裂痕+++++173.695.1对比例1有细微裂痕、不均匀+++123.587.4对比例2内外层有不规则裂痕，鼓泡+++132.675.2对比例3表层出现较明显的裂痕++141.272.3对比例4内层出现细微裂痕++++133.286.2对比例5外层出现细微裂痕++152.180.5注：表1中抗弯强度采用3点抗弯测试；耐酸性指将成品瓷器放入质量分数5%的盐酸溶液，浸泡处理5h，观察表面的腐蚀及颜色变化情况，根据颜色及腐蚀情况采用“+”表征相对数值，“+”越多，证明耐腐蚀性越好。内外表层抗裂性测试方法为将各组制备的陶瓷加热至220℃，然后放入35℃的质量分数为5%氯化钠溶液中，观察陶瓷内外表面的开裂情况。由表1可知，本申请实施例的制备方法得到的复合陶瓷的色泽均匀，稳定性好，具有更好的抗弯强度，但是，在改变陶瓷层状结构或者原料的情况下，材料的性能显著下降，良品率也显著下降，由此可以证明，本申请经过对原料的调整及制备方式的调整，大大提升了复合陶瓷制备的成品率。而且，本申请人统计了烧结过程中陶瓷基层、中层和表层的开裂情况，结果显示，实施例1、实施例2中方法制备的陶瓷在烧结过程中及测试过程中未出现层间开裂现象，实施例3中极少数出现了轻微的层间开裂现象。实验2为了验证不同的制备方法对陶瓷力学性能及成品率的影响，本申请设计了以下对比实验，测试结果如表2；对比例6与实施例1相比，在陶瓷制备时，步骤（1）中不对底层基料进行陈腐处理；对比例7与实施例1相比，在陶瓷制备时，步骤（2）中直接将所有原料进行恒温陈腐，不进行变温陈腐；对比例8与实施例1相比，不将原料进行分层加工，而是用等量的材料直接混合制成坯料，其他烧制方式与实施例1一致。对比例9与实施例1相比，在三层原料贴合后不在温度为28-30℃、相对湿度60%的环境中放置12h，而是直接进行压制。表2内外表层抗裂性抗弯强度/mpa良品率（%）对比例6内层有不均匀裂纹129.572.6对比例7内外层均出现裂痕137.275.3对比例8裂痕多不均匀97.677.3对比例9表面有裂纹、有空鼓102.365.4由表2可知，在陶瓷的制备方法出现改变后，陶瓷的性能出现明显的下降，陶瓷的良品率出现显著下降，主要是因为在对工艺改变后，在制备过程中不同层间的结合强度出现显著的下降，造成烧制时材料出现开裂、变形等，而且，由于层间的稳定性差，造成陶瓷的强度和抗裂效果出现显著的下降。实验3为了验证烧结温度对陶瓷的性能的影响，本申请进行了如下实验，并设置的对照实验，结果如表3；对比例10与实施例1相比，在陶瓷制备时，步骤（5）中不先将成型后的原料升温至325℃下烧制1.6h，直接进行后续处理。对比例11与实施例1相比，在陶瓷制备时，不在585-590℃保温处理1-3min，直接进行后续温度下处理。对比例12与实施例1相比，在陶瓷制备时，不在595-610℃保温10-12min，其他处理同实施例1。对比例13与实施例1相比，在陶瓷制备时，不在805-820℃下处理25-30min，其他处理同实施例1。对比例14与实施例1相比，在陶瓷制备时，直接升温至1302℃烧结成型，不在其他温度下进行保温处理。对比例15与实施例1相比，在陶瓷制备时，直接升温至815℃烧结成型，不在其他温度下进行保温处理。表3抗弯强度/mpa基料间是否出现分层对比例10169.5未出现对比例11157.2基本未出现对比例12137.6轻微分层对比例13128.3轻微分层对比例1486.2大量分层、开裂对比例1575.5大量分层、开裂由表3可知，烧结方式及温度对陶瓷的烧结效果具有显著的影响，在烧结过程中进行保温处理可以使得层间分子间进行滑移、渗透，然后进行烧结，可以使陶瓷的稳定性显著加强，而且，保温的温度设置对于陶瓷稳定性产生较明显的影响。当前第1页12