改性的锆英石质烧结制品及其制备方法_2

文档序号:9341605阅读:来源:国知局
0.9~1.5:1.0范围内,相对于现有锆英石材质,在1300 °C时液晶玻璃液中,改性产品的 ZrO2的熔入量为现有锆英石材质ZrO 2的熔入量的60 %,优选其50 %,更优选为23 %。
[0029] 所述的起始原料锆英石本体中A1203、P20 5、CaO、MgO、Fe203、K2O和Na2O的总含量 彡 0· 40 %。不将添加的 Α1203:0· 10-0. 80 %、Pr 203:0· 00-0· 50 %、P 205:0· 10-0. 65 % 的混合 物和Ti02:0 . 07-0 . 22%计算在内,锆英石中含有已知量的上述组分。
[0030] 所述的复合改性剂中Al2O3以中位径彡5 μπι的α -氧化铝或者γ -氧化铝微粉 引入。优选使用<1.5μηι的γ-氧化铝微粉,进一步优选使用纳米级的γ-氧化铝,其中 Al2O3^ 99. 8wt%。
[0031] 所述的复合改性剂中ZrO2W中位径< 5 μπι的单斜氧化锆、钇稳定锆或含钇的半 稳定错引入。优选使用< 2 μπι的纪稳定错微粉,进一步优选使用纳米级的纪稳定错,其中 Zr02+Y203 多 99wt%。
[0032] 所述的复合改性剂中Pr2O3为中位径彡5 μ m的Pr 203微粉。优选使用彡1 μ m的 Pr2O3微粉,其中 Pr 203 彡 99. 9wt%。
[0033] 所述的复合改性剂中P2O5以磷酸二氢铝粉末或者磷酸铝溶液引入。优选使用磷酸 二氢铝粉末,其中含Al2O3为15-16wt %、P 205为66-68wt %,其余为结晶水。
[0034] 锆英石中以杂质方式存在的、小于0. 40%的Al2O3,对改性作用没有特别的益处, 原因是含有Al2O3的杂质矿物与Fe 203、CaO、MgO、K20、Na2O在烧结过程中易形成低熔点的玻 璃相。而本发明所述的改性的锆英石质烧结制品中,添加少量高纯的Zr02、A1203、Pr 2O3或 P2O5中的三种或四种的混合物,并且控制复合改性剂中各组分的质量百分比,能显著降低锆 英石接触液晶玻璃液时锆英石的熔解量。
[0035] 所述配方中的"其它氧化物"是例如Fe2O3、CaO、MgO、K 2O和Na2O,由于Fe2O3、 CaO、MgO、K20、Na2O在烧结过程中易形成低熔点的玻璃相,对蠕变速率带来不利影响。因 此,使用含有 Al2O3彡 0· 2 %、Fe 203彡 0· 08 %、CaO+MgO 彡 0· 08 %、K 20+Na20 彡 0· 04 % 的 锆英石为起始原料,优选使用含有Al2O3彡0· 10%、Fe2O3彡0.04%、CaO+MgO彡0.04%、 K2ONa2O彡0.03%、SiO2S 32. 6%,ZrO2S 66. 2%的高纯度锆英石为起始原料。
[0036] 所述制品在1180°C的弯曲蠕变速率小于3. OX 10 7h \与现有锆英石相比,为现有 锆英石的55 %,优选为21 %,更优选为8 % ;所述制品接触液晶玻璃液1300°C X 200h后, 2『02的熔入量< 0. 45 %,进一步优选为ZrO 2的熔入量< 0. 25 %。
[0037] 所述的改性的锆英石质烧结制品的制备方法,包括以下步骤:
[0038] (1)将起始原料锆英石、复合改性剂和TiO2进行湿法研磨,形成起始配合料;
[0039] (2)对步骤(1)得到的起始配合料等静压形成生坯;
[0040] (3)对步骤(2)所得的生坯进行烧结与保温,得到改性的锆英石质烧结制品。
[0041] 步骤(3)中,烧结温度为1580-1630°C,优选为1600±10°C ;保温40-120小时,优 选为40-100小时,更优选为60-80小时。
[0042] 湿法研磨过程中添加占锆英石质量2-5%的乙醇或异丙醇。
[0043] 湿法研磨是将锆英石起始原料按氧化锆球:锆英石:水为2-3:2:1的重量比例加 入球磨,再将TiO2粉末、复合改性剂按比例加入球磨机中,添加乙醇或异丙醇,研磨120-240 分钟得到料浆。将混合均匀的料浆喷雾造粒,造粒粉装入模具中,等静压成型成生坯。
[0044] 其中,控制料浆中颗粒中位径为5-10 μπι,呈现出正常的粒径正态分布曲线。不单 独添加粒径小于3 μ m或者大于10 μ m的锆英石,粒度分布曲线仅有一个峰。湿法研磨的主 要作用是调整锆英石颗粒的粒径,使复合改性剂在锆英石颗粒间均匀分布。添加乙醇或异 丙醇能够降低料浆粘度、并且使< 1 μπι颗粒充分分散。
[0045] 生坯干燥采用自然干燥或使用设备干燥。选择自然干燥的情况下,需要几天的时 间,优选1-3天的自然干燥条件。
[0046] 烧成的升温速度在1°C /小时-KTC /小时,优选为1°C /小时-5°c /小时。烧成 过程中宜采用非常缓和的升降温速度。降温采用自然冷却,或按一定的降温速度进行冷却, 优选使用按一定的降温速度进行冷却。
[0047] 优选烧结温度、保温时间及升、降温速度如下:
[0048]
[0049] 坯体冷却到室温后,经过加工、研磨等技术形成最终产品。
[0050] 本发明具有以下有益效果:
[0051] (1)所述的改性的锆英石质烧结制品中,添加了复合改性剂并控制其用量,降低了 改性的锆英石在接触液晶玻璃液时锆英石的熔解量,从而能减少或者消除液晶玻璃基板成 形过程中的二次锆英石析晶缺陷,提高了液晶玻璃基板的合格率;
[0052] (2)所述的改性的锆英石质烧结制品,添加了复合改性剂并控制其用量,使得制品 在1180°C高温弯曲蠕变速率极低,能减小溢流砖使用过程中高温润湿、高温冲洗等作业对 溢流砖的不利影响,有效提尚溢流砖的使用寿命;
[0053] (3)所述的改性的锆英石质烧结制品,能广泛使用于硼硅酸盐玻璃窑炉中与玻璃 液接触的料槽砖、闸板、管道等部位;或者不与玻璃液直接接触,但对蠕变速度有要求的窑 炉碹顶、胸墙等部位。
[0054] (4)所述的改性的锆英石质烧结制品的制备方法,简单易行、科学合理、便于大规 模工业生产。
【具体实施方式】
[0055] 下面结合实施例对本发明作进一步的说明,但其并不限制本发明的实施。
[0056] 本发明中,体积密度和气孔率采用GB/T2997-2000致密定形耐火制品体积密度、 显气孔率和真气孔率试验方法测定。
[0057] 化学成分采用GB-T 21114-2007耐火材料X射线荧光光谱化学分析熔铸玻璃片法 测定。
[0058] 弯曲蠕变速率采用JIS R1612-2010精细陶瓷弯曲蠕变试验方法测定。
[0059] JIS R1612-2010采用四点弯曲装置,试样尺寸为5(tomX4mmX2謹,支点间距为 30mm±0. 5mm,荷重点间距为10mm±0. 5mm,测试温度分别为1180°C或者1280°C保持100小 时,施加的压强为2Mpa。
[0060] 锆英石材质接触液晶玻璃液时的熔解量采用TC-Il动态侵蚀试验方法:试样尺寸 为120mmX25mmX13mm,试验条件为1300°C X200小时,样品转速5转/分钟,坩埚中装入 市售的TFT液晶玻璃3Kg。侵蚀完成后,用分析型扫描电子显微镜检测样品表面附着的玻璃 中ZrO2的含量。由于试样侧面在玻璃中的运动速度能达到14米/分钟,与实际生产过程 溢流砖表面玻璃的流速为12-16米/分钟相当,因此试样侧面附着的玻璃与实际生产过程 中的情况较接近。
[0061] 本发明中,粒径均是用激光粒度仪测定的,中位径是指样品的累计粒度分布百分 数达到50 %时所对应的粒径。它的物理意义是粒径大于它的颗粒占50 %,小于它的颗粒也 占50%,但并不涉及颗粒的长径比。
[0062] 实施例1
[0063] 所述起始原料锆英石包括以下质量百分含量的组分:
[0064] Al2O3为 0· 08 %、Fe 203为 0· 03 %、CaO
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