本发明属于陶瓷
技术领域：
，具体涉及一种高强度陶瓷制品及其加工方法。
背景技术：
：传统的概念中，陶瓷均是以粘土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品，它包括由粘土或含有粘土的混合物经过混炼，成形，煅烧而成的各种制品。由最粗糙的土器到最为精细的精陶和瓷器都属于它的范围。它的主要原料是取之于自然界的硅酸盐产物，如粘土、石英等。随着科学技术的发展，近年来又出现了许多新的陶瓷品种，它们不再使用或者很少使用粘土、长石、石英等传统陶瓷材料，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来加工得到，因此陶瓷的含义实际上已经远远超过狭窄的传统观念了。但是，目前市场上的陶瓷制品大多强度较低，耐磨性较差，从而难以满足市场的要求，因此，提供一种具有高强度的陶瓷制品具有很重要的意义。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种高强度陶瓷制品的加工方法，通过该方法加工得到的陶瓷制品具有优异的机械强度。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种高强度陶瓷制品的加工方法，包括以下步骤：(1)坯料处理及坯体成型加工，包括对块状的固体物料进行粉碎、筛分得到颗粒状原料；然后依次进行除铁、泥浆脱水、陈腐、练泥、造粒得到具有颗粒级配、流动性好的坯料；将坯料成型为陶瓷制品的形状，接着采用混合磨料对坯体表面进行高速喷淋，再进行干燥处理得到生坯；(2)釉料配制，按配方量先称取釉料配方中的干性原料，加入到行星搅拌机的搅拌缸中搅拌混合，然后转入球磨机中并加入占水总重量5～10％的水对干性原料粉体进行湿润，进行球磨，球磨后过800～1200目筛，再将其转入到行星搅拌机的搅拌缸中，加入剩余量的水，抽真空至-0.05～-0.1mpa，真空搅拌混合50～60min，最后调节含水率至53～58％，得到所述的釉料；(3)施釉处理；(4)烧制成型，先以2～5℃/min的升温速度升温至300～400℃，保温烧制20～30min；接着按5～10℃/min的升温速度升温至900～950℃，保温烧制30～40min；然后以10～15℃/min的速度升温至1250～1350℃，保温烧制10～12h；再以3～5℃/min的速度降温至室温，得到所述的陶瓷制品。在进一步的技术方案中，步骤(1)中，所述的混合磨料包括氧化铝、氧化硅、金刚石粉和玻璃粉的混合物；且所述氧化铝、氧化硅、金刚石粉和玻璃粉混合后经球磨处理并过1000～1200目筛。在进一步的技术方案中，所述的混合磨料中，氧化铝、氧化硅、金刚石粉和玻璃粉的质量比为1：(0.2～0.5)：(1.2～1.5)：(0.4～0.9)。在进一步的技术方案中，步骤(1)中，所述高速喷淋的条件包括：以氮气作为载气，所述混合磨料的出料量为55～70g/min，喷淋的出气量为3～5l/s，喷淋的压力为1.5～3mpa。在进一步的技术方案中，步骤(2)中，球磨的速度为200～220rpm。在进一步的技术方案中，步骤(2)中，干性原料混合时，行星搅拌机的搅拌速度为25～30rpm，分散速度为200～250rpm；干性原料经过球磨处理再次转入行星搅拌机中，真空搅拌的条件包括：行星搅拌机的搅拌速度为35～40rpm，分散速度为1600～1800rpm。在进一步的技术方案中，步骤(3)中，施釉处理后釉层厚度为0.5～4mm。本发明还提供了一种采用上述加工方法加工得到的高强度陶瓷制品。与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：1、本发明提供的陶瓷制品的加工方法，利用混合磨料对坯料初始成型后的表面进行高速喷淋处理，由于该成型的坯料并未进行干燥处理，仍具有一定的可塑程度，通过高速喷淋的混合磨料不仅能够进一步的提高该成型坯料表面的密实度，从而提高其烧制成型后的机械强度，而且，混合磨料中含有的无机非金属成分能够贴附在坯体的结构表面，并在烧制的过程中与陶瓷坯体融合为一体，得到具有较高强度的表面结构；2、本发明提供的陶瓷制品的加工方法，在所述釉料的配制过程中，先对干性物料进行混合，该干法混合的方式使得干性物料之间混合的更加充分、均匀；然后加入适量的水使干性物料润湿，并进行球磨处理，适量的水不仅能够使不同干性物料之间发生粘连，提高球磨的效果，还能提高在球磨过程中的散热能力；再将剩余量的水加入，抽真空处理后，通过高速搅拌形成的剪切力破除干性物料团聚，提高干性物料在釉料中的分散效果，得到均一化的釉水；3、本发明提供的陶瓷制品的加工方法，通过多阶升温的烧制方法，有效防止生坯在烧制过程中发生的不良，逐步的对生坯进行烧蚀成型，得到高良率的陶瓷制品。本发明提供的陶瓷制品的加工方法，通过对现有的加工工艺的多个步骤进行改进改善，提高了陶瓷制品的表面强度，从而有效的拓展了陶瓷制品的应用范围和应用能力，可制造得到不易破损的陶瓷餐具、陶瓷板、陶瓷砖以及陶瓷工艺品并用于生活、建筑、装修等多个方面，具有广阔的应用前景。本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。具体实施方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。本发明中所有的原料，对其来源没有特别限定，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。本发明中所有的原料，对其纯度没有特别限定，本发明优选采用分析纯或复合材料领域使用的常规纯度。本发明提供了一种高强度陶瓷制品的加工方法，包括以下步骤：(1)坯料处理及坯体成型加工，包括对块状的固体物料进行粉碎、筛分得到颗粒状原料；然后依次进行除铁、泥浆脱水、陈腐、练泥、造粒得到具有颗粒级配、流动性好的坯料；根据本发明，本发明中所述的坯料处理与现有技术中的坯料处理基本相同，本发明不做特殊限定，例如，原料的粉碎包括先采用颚式破碎机进行的粗碎，可以将大块的固体原料破碎至40～50mm的碎块，然后利用碾轮机将碎块进一步的碾碎，并得到粒径范围分布较广的颗粒物，再通过球磨机将颗粒物进一步的细碎，经筛网筛分处理后得到满足要求的颗粒状原料。为了提高颗粒状原料的品质，降低对后续成品的不良外观影响，还需要对颗粒状原料进行一系列的处理工序，包括将颗粒状原料中混有的铁质去除，本发明不做特殊限定，可以采用本领域常用的磁选机进行除铁作业。在进一步的操作中，对湿法磁选后产生的泥浆进行脱水，本发明不做特殊限定，可以采用本领域常用的方法，如压滤脱水和喷雾干燥脱水，优选的，本发明采用喷雾干燥脱水的方法对泥浆进行脱水。本发明中，所述的陈腐是指将坯料放入封闭的仓库和池中，保持一定的温度和湿度，存放一定的时间，坯料经过一段时间的陈放后，可使组分趋于均匀，提高可塑性。具体的，所述的陈腐条件包括，保持封闭仓库的温度为25～30℃，湿度为60～70％rh，存放9～10d。本发明中，所述的练泥可以排除泥饼中的残留空气，提高泥料的致密性和可塑性，并使得泥料组织均匀以便改善成型性能，提高干燥强度和成型后的机械强度。本发明中，所述的造粒就是将粉体加工成形状和尺寸都比较均匀整齐，具有一定颗粒级配，流动性好的球形颗粒的过程，又叫团粒。将坯料成型为陶瓷制品的形状，接着采用混合磨料对坯体表面进行高速喷淋，再进行干燥处理得到生坯；本发明中，将坯料成型为陶瓷制品的形状后并不是立刻进行干燥处理，而是采用混合磨料对坯体表面进行高速喷淋，通过混合磨料的冲击，有效的提高了该生坯表面的密实度，从而确保了在烧制成型后具有优异的表面强度；同时，经过高速喷淋的部分混合磨料粘附在生坯的表面，并随着高温烧制融合在陶瓷上，形成具有高强度的融合层。(2)釉料配制，按配方量先称取釉料配方中的干性原料，加入到行星搅拌机的搅拌缸中搅拌混合，然后转入球磨机中并加入占水总重量5～10％的水对干性原料粉体进行湿润，进行球磨，球磨后过800～1200目筛，再将其转入到行星搅拌机的搅拌缸中，加入剩余量的水，抽真空至-0.05～-0.1mpa，真空搅拌混合50～60min，最后调节含水率至53～58％，得到所述的釉料；将釉料配方中的干性物料预先进行混合，使的干性物料混合的更加充分、均匀，避免了现有技术中将干性物料与水先进行混合后容易产生团聚，分散效果差，或需要较长时间的来进行分散混合的弊端；接着加入适量的水使干性物料润湿，适量的水不仅能够使得不同干性物料之间发生粘连，提高球墨的效果，还能提高在球磨过程中的散热效果；再将剩余量的水加入，抽真空处理，通过高速搅拌形成的剪切力破除干性物料发生的团聚，釉料中的干性物料能够达到非常好的分散效果。(3)施釉处理；(4)烧制成型，先以2～5℃/min的升温速度升温至300～400℃，保温烧制20～30min；此过程的目的主要是排出生坯残余的水分，并且由于生坯表面已达到较高的致密度，水分散发的速率较慢，因此以较低的升温速度进行；接着按5～10℃/min的升温速度升温至900～950℃，保温烧制30～40min；在此过程中，陶瓷坯釉发生结晶水排出，有机物分解，硫化物氧化，石英晶型转变的变化。然后以10～15℃/min的速度升温至1250～1350℃，保温烧制10～12h；再以3～5℃/min的速度降温至室温，得到所述的陶瓷制品。通过上述多阶升温的处理方式，有效的防止了生坯在烧制过程中发生的不良，逐步的对生坯进行烧蚀成型，得到高良率的陶瓷制品。根据本发明，本发明中，步骤(1)中，所述的混合磨料包括氧化铝、氧化硅、金刚石粉和玻璃粉的混合物；且所述氧化铝、氧化硅、金刚石粉和玻璃粉混合后经球磨处理并过1000～1200目筛。进一步的，根据本发明，所述的混合磨料中，氧化铝、氧化硅、金刚石粉和玻璃粉的质量比为1：(0.2～0.5)：(1.2～1.5)：(0.4～0.9)。例如，所述氧化铝、氧化硅、金刚石粉和玻璃粉的质量比为1：0.3：1.4：0.6。根据本发明，本发明中，步骤(1)中，所述高速喷淋的条件包括：以氮气作为载气，所述混合磨料的出料量为55～70g/min，喷淋的出气量为3～5l/s，喷淋的压力为1.5～3mpa。本发明中，步骤(2)中，球磨的速度为200～220rpm。根据本发明，本发明中，步骤(2)中，干性原料混合时，行星搅拌机的搅拌速度为25～30rpm，分散速度为200～250rpm；干性原料经过球磨处理再次转入行星搅拌机中，真空搅拌的条件包括：行星搅拌机的搅拌速度为35～40rpm，分散速度为1600～1800rpm。本发明中，釉层的厚度影响后续烧制成型后得到的陶瓷制品的强度，釉层厚度过薄，对于色彩图案的展示带来不利，并且强度难以达到满意的程度，而釉层厚度过厚，浪费釉料，无法达到较优的性价比；优选条件下，步骤(3)中，施釉处理后釉层厚度为0.5～4mm。本发明还提供了一种采用上述加工方法加工得到的高强度陶瓷制品。以下通过具体的实施例对本发明提供的高强度陶瓷制品的加工方法做出进一步的说明。实施例1一种陶瓷制品的加工方法，包括以下步骤：(1)坯料处理及坯体成型加工，包括对块状的固体物料进行粉碎、筛分得到颗粒状原料；然后依次进行除铁、泥浆脱水、陈腐、练泥、造粒得到具有颗粒级配、流动性好的坯料；将坯料成型为陶瓷制品的形状，接着采用混合磨料对坯体表面进行高速喷淋，再进行干燥处理得到生坯；所述的混合磨料包括氧化铝、氧化硅、金刚石粉和玻璃粉的混合物，各原料组分经球磨处理并过1100目筛，且氧化铝、氧化硅、金刚石粉和玻璃粉的质量比为1：0.3：1.4：0.6；所述高速喷淋的条件包括：以氮气作为载气，所述混合磨料的出料量为65g/min，喷淋的出气量为4l/s，喷淋的压力为2mpa；(2)釉料配制，按配方量先称取釉料配方中的干性原料，加入到行星搅拌机的搅拌缸中，在搅拌速度为28rpm，分散速度为220pm/min的条件下搅拌混合，然后转入球磨机中并加入占水总重量8％的水对干性原料粉体进行湿润，以210rpm的速度进行球磨，球磨后过1000目筛，再将其转入到行星搅拌机的搅拌缸中，加入剩余量的水，抽真空至-0.08mpa，载搅拌速度为38rpm，分散速度为1700rpm的条件下搅拌混合50min，最后调节含水率至55％，得到所述的釉料；(3)施釉处理；采用浸釉处理的方式在生坯表面形成厚度为2mm的釉层；(4)烧制成型，先以3℃/min的升温速度升温至300℃，保温烧制20min；接着按8℃/min的升温速度升温至920℃，保温烧制30min；然后以12℃/min的速度升温至1300℃，保温烧制11h；再以4℃/min的速度降温至室温，得到所述的陶瓷制品。实施例2如实施例1提供的陶瓷制品的加工方法，不同的是，步骤(1)中，所述混合磨料中，氧化铝、氧化硅、金刚石粉和玻璃粉的质量比为1：0.2：1.2：0.4；其余不变，按照实施例1的加工方法加工得到陶瓷制品。实施例3如实施例1提供的陶瓷制品的加工方法，不同的是，步骤(1)中，所述混合磨料中，氧化铝、氧化硅、金刚石粉和玻璃粉的质量比为1：0.5：1.5：0.9；其余不变，按照实施例1的加工方法加工得到陶瓷制品。实施例4如实施例1提供的陶瓷制品的加工方法，不同的是，步骤(1)中，在高速喷淋的过程中，调整混合磨料的出料量为55g/min；其余不变，按照实施例1的加工方法加工得到陶瓷制品。实施例5如实施例1提供的陶瓷制品的加工方法，不同的是，步骤(1)中，在高速喷淋的过程中，调整混合磨料的出料量为70g/min；其余不变，按照实施例1的加工方法加工得到陶瓷制品。实施例6如实施例1提供的陶瓷制品的加工方法，不同的是，步骤(2)中，釉料配制的方法包括：按配方量先称取釉料配方中的干性原料，加入到行星搅拌机的搅拌缸中，在搅拌速度为25rpm，分散速度为250rpm的条件下搅拌混合，然后转入球磨机中并加入占水总重量5％的水对干性原料粉体进行湿润，以200rpm的速度进行球磨，球磨后过800目筛，再将其转入到行星搅拌机的搅拌缸中，加入剩余量的水，抽真空至-0.05mpa，载搅拌速度为35rpm，分散速度为1800rpm的条件下搅拌混合50min，最后调节含水率至53％，得到所述的釉料；其余不变，按照实施例1的加工方法加工得到陶瓷制品。实施例7如实施例1提供的陶瓷制品的加工方法，不同的是，步骤(2)中，釉料配制的方法包括：按配方量先称取釉料配方中的干性原料，加入到行星搅拌机的搅拌缸中，在搅拌速度为30rpm，分散速度为200rpm的条件下搅拌混合，然后转入球磨机中并加入占水总重量10％的水对干性原料粉体进行湿润，以220rpm的速度进行球磨，球磨后过1200目筛，再将其转入到行星搅拌机的搅拌缸中，加入剩余量的水，抽真空至-0.1mpa，载搅拌速度为40rpm，分散速度为1600rpm的条件下搅拌混合60min，最后调节含水率至58％，得到所述的釉料；其余不变，按照实施例1的加工方法加工得到陶瓷制品。实施例8如实施例1提供的陶瓷制品的加工方法，不同的是，步骤(3)中，施釉处理后得到的釉层厚度为0.5mm；其余不变，按照实施例1的加工方法加工得到陶瓷制品。实施例9如实施例1提供的陶瓷制品的加工方法，不同的是，步骤(3)中，施釉处理后得到的釉层厚度为4mm；其余不变，按照实施例1的加工方法加工得到陶瓷制品。实施例10如实施例1提供的陶瓷制品的加工方法，不同的是，步骤(4)中，所述烧制成型的工序中，先以2℃/min的升温速度升温至300℃，保温烧制30min；接着按5℃/min的升温速度升温至900℃，保温烧制30min；然后以10℃/min的速度升温至1250℃，保温烧制10h；再以3℃/min的速度降温至室温，得到所述的陶瓷制品。实施例11如实施例1提供的陶瓷制品的加工方法，不同的是，步骤(4)中，所述烧制成型的工序中，先以5℃/min的升温速度升温至400℃，保温烧制30min；接着按5℃/min的升温速度升温至950℃，保温烧制40min；然后以15℃/min的速度升温至1350℃，保温烧制12h；再以5℃/min的速度降温至室温，得到所述的陶瓷制品。对比例1如实施例1提供的陶瓷制品的加工方法，不同的是，步骤(1)中，所述混合磨料中，氧化铝、氧化硅、金刚石粉和玻璃粉的质量比为1：0.1：1：0.3；其余不变，按照实施例1的加工方法加工得到陶瓷制品。对比例2如实施例1提供的陶瓷制品的加工方法，不同的是，步骤(1)中，所述混合磨料中不含有氧化铝，且氧化硅、金刚石粉和玻璃粉的质量比为0.3：1.4：0.6；其余不变，按照实施例1的加工方法加工得到陶瓷制品。对比例3如实施例1提供的陶瓷制品的加工方法，不同的是，步骤(1)中，在高速喷淋的过程中，调整混合磨料的出料量为40g/min；其余不变，按照实施例1的加工方法加工得到陶瓷制品。对比例4如实施例1提供的陶瓷制品的加工方法，不同的是，步骤(2)中，釉料配制的方法包括，按配方量称取釉料配方中的原料，加入水，初步搅拌混合后转入到球磨机中球磨处理，球磨速度为210rpm，球磨处理后过1000目筛；再将其转入到行星搅拌机的搅拌缸中，抽真空至-0.08mpa，载搅拌速度为38rpm，分散速度为1700rpm的条件下搅拌混合50min，最后调节含水率至55％，得到所述的釉料；其余不变，按照实施例1的加工方法加工得到陶瓷制品。对比例5如实施例1提供的陶瓷制品的加工方法，不同的是，步骤(3)中，施釉处理后得到的釉层厚度为0.2mm；其余不变，按照实施例1的加工方法加工得到陶瓷制品。对比例6如实施例1提供的陶瓷制品的加工方法，不同的是，在步骤(4)中，烧制成型过程中，先以8℃/min的升温速度升温至920℃，保温烧制30min；然后以12℃/min的速度升温至1300℃，保温烧制11h；再以4℃/min的速度降温至室温，得到所述的陶瓷制品。在本发明中，按照以下配方进行陶瓷制品的加工：所述的坯料包括以下重量份的原料：高岭土30份、滑石粉2份、球土8份、氮化铝粉7份、氧化锌2份、氧化锆5份。所述的釉料包括以下重量份的原料：钾长石30份、石英40份、滑石粉11份、刚玉5份、玻璃粉5份、氧化铝粉3份、硅酸钠4份、金刚石粉1份、钴绿颜料11份、水76份。性能测试：对上述实施例1-11、对比例1-6制备得到的陶瓷制品进行性能测试，测试结果如表1所示。表1：弯曲强度mpa耐磨测试/出现磨损的研磨转速破坏强度/n实施例196112681168实施例293112591159实施例391112751152实施例492112541175实施例598112561182实施例695112591162实施例793112641158实施例885112481149实施例997112341170实施例1094112381151实施例1195112281156对比例165964913对比例242849879对比例38110594968对比例47610247948对比例58010324951对比例671992921其中，弯曲强度的测试按照gb/t6569-2006的规定进行。耐磨性测试是采用耐磨性测试机对该加工得到的陶瓷制品的碎片进行的。每个实施例中取样3片作为测试对象，在测试对象上放置研磨钢球、80号白刚玉和去离子水，按照200rpm旋转速率进行旋转研磨，对已发生磨损的样品与未磨损的样品进行观察对比，通过样品上出现磨损时的研磨转速来评价其耐磨性能；将3片测试样品测试结果求平均值作为该实施例对应的样品的耐磨性测试结果。样品上出现磨损时的研磨转速越高，说明样品的耐磨性能越好。破坏强度的测试按照gb/t3810.4-2006的规定进行。结合上述测试数据可以看出，本发明提供的陶瓷制品的加工方法，得到陶瓷具有优异的强度和耐磨性能。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12