高强度抗变形工程陶瓷制品及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于陶瓷制备领域，具体涉及高强度抗变形工程陶瓷制品及其制备方法。
【背景技术】
[0002]传统的陶瓷容器一般采用的坯料配方由粘土、高岭土、石英、长石组成，通过湿磨、打浆、成型、烘干、高温烧成的方法制备，高温烧成过程中长石和石英的混合物会产生较多的液相，导致高温熔体粘度低、收缩率较大，很大程度影响了陶瓷容器的变形，该方法制备的陶瓷容器全部采用天然原料，能耗高、污染环境、碳排放高、成本高。高强度抗变形工程陶瓷容器对产品的强度、吸水率、热稳定性、抗变形、抗腐蚀的要求较高，因此现有陶瓷制品材质不能满足高强度抗变形工程陶瓷容器的要求，急需开发一种能生产高强度抗变形工程陶瓷容器的坯料配方及合理的烧成工艺。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了解决上述问题，在传统的陶瓷容器制作的基础上进行研发与创新，采用独特并合理的坯料配方和烧成工艺，提供一种高强度抗变形工程陶瓷制品的制备方法。
[0004]本发明的目的可以通过以下措施达到:
高强度抗变形工程陶瓷制品，由以下步骤制备所得:
(1)坯料配料，以下坯料原料按照质量份数配料，水洗高岭土25-29份，长兴白泥32-37份，煅烧石英8-12份，长石5-8份，叶腊石12-16份，硅灰石3_5份，锂辉石1_3份；
(2)成型坯料，将坯料原料、磨球和水混合后进行球磨，然后过筛、除铁、陈腐、压滤、搅拌化浆，得到成型坯料，成型坯料经注浆成型制成坯体；
(3)素烧，将坯体进行素烧；
(4)施釉烧成:将素烧后的坯体采用浸釉的方法进行施釉，待干燥后进行釉烧。
[0005]步骤(2)中，所述的坯料原料、磨球和水混合物质量比为1: 1.05-1.1:0.7-0.9，优选1: 1.09: 0.83的配比进入球筒球磨，球磨时间为22-25小时，优选24小时。
[0006]步骤(2)中所述的压滤，压滤坯料至含水率为19-20%。
[0007]步骤(3)中所述的素烧温度为1030-1050°C，优选1040°C，烧成周期为4.5-5小时。
[0008]步骤(4)中所述的釉烧采用辊道窑氧化焰烧成，烧成温度为1195_1205°C，烧成周期为5.5-6小时。烧成曲线为:在1.5-2小时内，窑内温匀速升至920°〇；1_1.5小时内再匀速升至1205°C，保温20分钟；然后在0.5-1小时内降至1080°C ;在20分钟内快速降至8200C ;在0.5-1小时内慢速降至650°C ;自然冷却到常温，烧成出窑。
[0009]高强度抗变形工程陶瓷制品的主要技术指标如下:吸水率:0.2-0.5% ;抗变形强度:大于20mpa ;垂直度变形:不大于0.3% ;热稳定性:20-160°C热交换二次不裂；铅溶出量:小于0.1ppm ;镉溶出量:小于0.0lppmo
[0010]本发明提供的高强度抗变形工程陶瓷制品及其制备方法，采用硅灰石、锂辉石等材料代替了传统陶瓷坯料配方中的部分长石，叶腊石代替石英和粘土，并采用合理的烧成制度，使得烧成时促进莫来石生成及高强度刚石相的出生成，减少了液相玻璃相及气孔的产生，坯釉紧密结合，保温时间的延长，有利于晶体的生长，体积密度也越大，因此本工艺制成的高强度抗变形工程陶瓷制品具有机械强度高、热膨胀系数小、抗变形等特点，其铅、镉溶出量分别小于0.1ppm和0.0lppm，达到国际最严格的标准规定。
[0011]锂辉石晶体是柱状、粒状或板状，灰白色，少量直接引入坯料中可作为强助熔剂，降低陶瓷产品烧结温度，在高温烧成过程中促进了相互交织成网状结构的二次针状莫来石及高强度的刚玉相的生成，提高了陶瓷制品的机械强度。
[0012]采用煅烧石英稳定性较好，石英经1000°C左右煅烧急冷后，内部发生品型转化，控制升温和冷却速率，使得经过煅烧后的石英转化为晶型结构稳定的方石英，方石英能防止坯体变形，烧成时石英的热膨胀抵消坯体收缩的影响，在高温进能与莫来石晶体一起构成陶瓷器的骨架，大大增加了陶瓷制品抵抗变形的能力。
[0013]硅灰石为单晶片状，其集合体呈纤维状或管状，有利于成型和水分的快速排出，加快干燥过程，其不含结晶水和有机物，收缩小、成型时不易变形。
[0014]叶腊石为晶体结构，属层状硅酸盐矿物，质地柔软细腻，硬度不大，具有滑腻感，有利于成型，提高坯体机械强度，稳定坯体结构，坯体中加入硅灰石、叶腊石可采用快速烧成方法烧成，膨胀范围系数小，保证产品的一致性，具有良好的热稳定性。
[0015]水洗高岭土主要由2微米的微小片状、管状、叠片状等高岭簇矿物组成，常会夹有一些云母类、铁质及一些有机杂质。水洗后的高岭土除去了原料中的各种杂质，使化学组成、矿物组成、颗粒组成更符合制品的品质要求。
[0016]长兴白泥:是水云母类矿物，矿石为白色块状粘土，夹有高岭土、石英，含杂质量低，质地较纯，可塑性较好，用作结合粘土。
[0017]长石化学成份为不含水的碱金属或碱土金属铝硅酸盐，主要是钾、钠、钙和少量钡的铝硅酸盐，作为熔剂作用。
【具体实施方式】
[0018]结合实施例说明本发明具体技术方案。
[0019]实施例1:
(1)坯料按下列重量份数配比:
水洗高岭土 27.6份，长兴白泥34.5份，煅烧石英11.2份，长石6.4份，叶腊石14.3份，硅灰石3.8份，锂辉石2.2份；
水洗尚岭土 25-29份，长兴白泥32-37份，锻烧石英8_12份，长石5_8份，叶腊石12-16份，硅灰石3-5份，锂辉石1-3份；
(2)称取上面各组份原料，对上述配料按料:球:水=1: 1.09: 0.83配比入球筒球磨，球磨时间为24小时，球磨出筒后过筛除铁，再经40kg压滤机进行压滤至坯料含水率为19-20%，再经过搅拌化浆，得到成型坯料。
[0020](3)将上述的成型坯料采用注浆成型方法制得坯体，经1030°C进行素烧。
[0021](4)将素烧后的坯体采用浸釉的方法进行施釉，待干燥后进行釉烧，釉烧采用辊道窑氧化焰烧成，烧成温度为1195-1205°C，烧成周期为5.5_6小时。烧成曲线为:在1.5_2小时内，窑内温匀速升至920°C ； 1-1.5小时内再匀速升至1205°C，保温20分钟；然后在0.5-1小时内降至1080°C ;在20分钟内快速降至820°C ;在0.5-1小时内慢速降至650°C ;自然冷却到常温，烧成出窑。
[0022]实施例2:
(1)坯料按下列重量份数配比:
水洗高岭土 25份，长兴白泥37份，煅烧石英8份，长石8份，叶腊石12份，硅灰石5份，锂辉石I份；
(2)称取上面各组份原料，对上述配料按料:球:水=1: I: 1.05: 0.9配比入球筒球磨，球磨时间为22小时，球磨出筒后过筛除铁，再经40kg压滤机进行压滤至坯料含水率为19-20%，再经过搅拌化浆，得到成型坯料。
[0023](3)将上述的成型坯料采用注浆成型方法制得坯体，经1040°C进行素烧。
[0024](4)将素烧后的坯体采用浸釉的方法进行施釉，待干燥后进行釉烧，釉烧采用辊道窑氧化焰烧成，烧成温度为1195-1205°C，烧成周期为5.5_6小时。烧成曲线为:在1.5_2小时内，窑内温匀速升至920°C ； 1-1.5小时内再匀速升至1205°C，保温20分钟；然后在0.5-1小时内降至1080°C ;在20分钟内快速降至820°C ;在0.5-1小时内慢速降至650°C ;自然冷却到常温，烧成出窑。
[0025]实施例3:
(1)坯料按下列重量份数配比:
水洗高岭土 29份，长兴白泥32份，煅烧石英12份，长石5份，叶腊石16份，硅灰石3份，锂辉石3份；
(2)称取上面各组份原料，对上述配料按料:球:水=1: I: 1.1: 0.7配比入球筒球磨，球磨时间为25小时，球磨出筒后过筛除铁，再经40kg压滤机进行压滤至坯料含水率为19-20%，再经过搅拌化浆，得到成型坯料。
[0026](3)将上述的成型坯料采用注浆成型方法制得坯体，经1050°C进行素烧。
[0027](4)将素烧后的坯体采用浸釉的方法进行施釉，待干燥后进行釉烧，釉烧采用辊道窑氧化焰烧成，烧成温度为1195-1205°C，烧成周期为5.5_6小时。烧成曲线为:在1.5_2小时内，窑内温匀速升至920°C ； 1-1.5小时内再匀速升至1205°C，保温20分钟；然后在0.5-1小时内降至1080°C ;在20分钟内快速降至820°C ;在0.5-1小时内慢速降至650°C ;自然冷却到常温，烧成出窑。
【主权项】
1.高强度抗变形工程陶瓷制品，其特征在于:由以下步骤制备所得: (1)坯料配料，以下坯料原料按照质量份数配料，水洗高岭土25-29份，长兴白泥32-37份，煅烧石英8-12份，长石5-8份，叶腊石12-16份，硅灰石3_5份，锂辉石1_3份； (2)成型坯料，将坯料原料、磨球和水混合后进行球磨，然后过筛、除铁、陈腐、压滤、搅拌化浆，得到成型坯料，成型坯料经注浆成型制成坯体； (3)素烧，将坯体进行素烧； (4)施釉烧成:将素烧后的坯体采用浸釉的方法进行施釉，待干燥后进行釉烧。2.根据权利要求1所述的高强度抗变形工程陶瓷制品，其特征在于:步骤(2)中所述的坯料原料、磨球和水混合物质量比为1: 1.05-1.1: 0.7-0.9的配比进入球筒球磨，球磨时间为22-25小时。3.根据权利要求1或2所述的高强度抗变形工程陶瓷制品，其特征在于:步骤(2)中所述的压滤，压滤坯料至含水率为19-20%。4.根据权利要求1所述的高强度抗变形工程陶瓷制品，其特征在于:步骤(3)中所述的素烧温度为1030-1050°C，烧成周期为4.5-5小时。5.根据权利要求1到4任一项所述的高强度抗变形工程陶瓷制品，其特征在于:步骤(4)中所述的釉烧采用辊道窑氧化焰烧成，烧成温度为1195-1205°C，烧成周期为5.5-6小时。6.根据权利要求5所述的高强度抗变形工程陶瓷制品，其特征在于:所述的釉烧的烧成曲线为:在1.5-2小时内，窑内温匀速升至920°C; 1-1.5小时内再匀速升至1205°C，保温20分钟；然后在0.5-1小时内降至1080°C ;在20分钟内快速降至820°C ;在0.5-1小时内慢速降至650°C ;自然冷却到常温，烧成出窑。
【专利摘要】本发明属于陶瓷制备领域，具体涉及高强度抗变形工程陶瓷制品及其制备方法，以水洗高岭土、长兴白泥、煅烧石英、长石、叶腊石、硅灰石、锂辉石为原料进行配料、球磨、除铁、陈腐压滤、搅拌化浆，得到成型坯料，再经注浆成型制成坯体进行素烧，待干燥后进行釉烧。本发明提供的制备方法采用硅灰石、锂辉石等材料代替了传统陶瓷坯料配方中的部分材料，并采用合理的烧成制度，使得烧成时促进莫来石生成及高强度刚石相的出生成，减少了液相玻璃相及气孔的产生，坯釉紧密结合，保温时间的延长，有利于晶体的生长，体积密度也越大，制成的高强度抗变形工程陶瓷制品具有机械强度高、热膨胀系数小、抗变形等特点。
【IPC分类】C04B33/22, C04B33/24
【公开号】CN104961443
【申请号】CN201510456922
【发明人】周玉萍
【申请人】江苏省宜兴彩陶工艺厂
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月30日