增材制造龙泉青瓷用胎体陶瓷粉料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种喷雾造粒法制备增材制造龙泉青瓷用胎体陶瓷粉料的方法。
【背景技术】
[0002]龙泉青瓷青如玉、明如镜、薄如纸、声如磬，赏心悦目，龙泉哥窑位列中国五大名窑。龙泉青瓷主要以釉色吸引人，是最著名的颜色釉瓷器品种。龙泉窑是中国陶瓷史上烧制年代最长、窑址分布最广、产品质量最高、生产规模和外销范围最大的青瓷名窑，在中国陶瓷史上有重要地位。
[0003]龙泉青瓷传统的生产方式是以手工生产为主，青瓷生产从原料、配方加工、成型、烧制到成品需要经过十四道主要工序。近十几年来，经过青瓷工艺大师及科技人员的创新研究，引进国外先进技术，逐渐形成了科学规范的生产工艺流程，在釉料加工、成型、烧成工艺、装饰工艺、包装装潢等方面取得了较大的进步，使龙泉青瓷作为龙泉经济社会发展和区域综合竞争能力的最为重要的文化力资源，形成了独具特色的龙泉青瓷产业。但应该看到，目前龙泉青瓷传统制造工艺存在诸多问题:I)制作工艺复杂冗长，生产工序繁杂琐碎，使龙泉青瓷产品结构与性能难以控制，产品工艺性与艺术性难以兼顾;2)坯体成型受成型方法限制，坯体形状简单，坯体均匀性不易控制，易变形开裂;3)手工操作劳动强度大，产品产量低，成品率与可靠性不高，制约着高端产品的规模化效应;4)先进技术如信息技术、计算机技术、智能技术等在青瓷中的应用还相当滞后，科技创新不足。这些因素严重限制了龙泉青瓷新材料、新产品的开发及应用，极大地制约着龙泉青瓷多元化产业的发展。如何改进青瓷制作工艺，创新发展龙泉青瓷新产品、新工艺、新设备，已成为龙泉青瓷产业发展的必然趋势。
[0004]针对龙泉青瓷产品传统制造工艺特别是坯体成型存在的技术难题，根据“层层打印，逐层堆积”的堆积法制造原理，开发适合于堆积法制造青瓷产品的新材料体系，从而实现堆积法制造技术在龙泉青瓷产品设计与产业化中的应用;这是本行业目前期待解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种增材制造龙泉青瓷用胎体陶瓷粉料的制备方法，采用本发明方法制备的胎体陶瓷粉料具有良好的流动特性、铺展性及致密性能。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供一种增材制造龙泉青瓷用胎体陶瓷粉料的制备方法，包括如下步骤:
[0007](I)、将去离子水、哥窑粉料、聚乙烯醇溶液、聚乙二醇溶液、正丁醇按比例配置后进行球磨混料，得楽料；
[0008]所述聚乙烯醇溶液的质量浓度为40?50%，所述聚乙烯醇溶液与哥窑粉料的质量比为1% ；
[0009]所述聚乙二醇溶液的质量浓度为15?20%，所述聚乙二醇溶液与哥窑粉料的质量比为0.3% ；
[0010]所述正丁醇与哥窑粉料的质量比为0.4?0.6% (较佳为0.5%)；
[0011 ]所述哥窑粉料与去离子水的质量比为40?60% (较佳为50% );
[0012](2)、将步骤(I)所得的浆料进行喷雾干燥(采用离心式喷雾干燥机)，得胎体陶瓷粉料。
[0013]作为本发明的增材制造龙泉青瓷用胎体陶瓷粉料的制备方法的改进:哥窑粉料由以下重量含量的成分组成:石英28?30%、滑石4.5?5.5%、长石20?22%、砂石29?31 %、高岭土(界牌土) 14?16%。
[0014]最佳方案为:石英29%、滑石5%，长石21%，砂石30%，界牌土15%。
[0015]备注说明:界牌土，即指湖南的界牌土，是高岭土的一种。
[0016]作为本发明的增材制造龙泉青瓷用胎体陶瓷粉料的制备方法的进一步改进:哥窑粉料的粒径为I?10ym ；球磨混合时间为4?8小时，球磨介质为碳化娃砂子(Φ 5mm)。
[0017]作为本发明的增材制造龙泉青瓷用胎体陶瓷粉料的制备方法的进一步改进:步骤
(2)中喷雾干燥的工艺参数为:热风进口温度200?250°C、出口温度80?90°C、离心雾化器调数为20.5Hz、浆料进料速率为5.9kg/h。
[0018]介于传统方法制备的陶瓷粉料具有较差的流动特性、铺展性及致密性能，难以满足增材制造技术对材料的性能要求。基于上述原因，如何找到一种工艺相对简单、反应条件比较温和，并能制备出比具备良好的流动特性、铺展性及致密性能的陶瓷粉料，则是本发明主要解决的问题。本发明以去离子水为分散介质，聚乙烯醇为粘结剂，聚乙二醇为分散剂，正丁醇为消泡剂，碳化硅砂子作为球磨介质，将哥窑胎体陶瓷粉料进行球磨混合。
[0019]在本发明的步骤(2)中，可采用GL-5型离心式喷雾干燥机进行喷雾干燥。
[0020]在本发明中，聚乙二醇选用聚乙二醇2000，聚乙烯醇选用高黏度聚乙烯醇(平均分子量为 180000?200000)。
[0021]采用本发明方法所得粉料(增材制造龙泉青瓷用胎体陶瓷粉料)的SEM和粒径分布测试表明:该粉料均具有光滑的表面结构，尺寸为I?ΙΟΟμπι，平均粒径为11.5um。
[0022]本发明具有以下优点:
[0023]1、本发明采用喷雾造粒法制备增材制造青瓷用胎体陶瓷粉料，获得的粉料具有良好的流动特性、铺展性及致密性能。
[0024]2、本发明制备陶瓷粉体的工艺相对简单，反应条件比较温和，实验设备要求简单；解决了传统制备陶瓷粉料方法复杂、易于团聚和分散性差(导致分散不均匀)等问题。
[0025]3、本发明制得的陶瓷粉体是一种综合性能优良、最具前途的增材制造青瓷用胎体陶瓷粉料。
【附图说明】
[0026]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0027]图1为实施例1所得的陶瓷粉料的扫描电子显微镜图。
【具体实施方式】
[0028]实施例1、一种增材制造龙泉青瓷用胎体陶瓷粉料的制备方法，依次进行以下步骤:
[0029](I)以去离子水为分散介质，以质量分数为50%的聚乙烯醇溶液作粘结剂，以质量分数为20 %的聚乙二醇溶液作分散剂，以正丁醇为消泡剂，加入哥窑粉料进行球磨混合4?8h(以Φ 5_碳化硅砂子作为球磨介质);
[0030]聚乙二醇选用聚乙二醇2000;聚乙烯醇选用高黏度聚乙烯醇(平均分子量为180000?200000)。
[0031]哥窑粉料与去离子水的质量比为50%;聚乙烯醇溶液与哥窑粉料的质量比为1%;聚乙二醇溶液与哥窑粉料的质量比为0.3%;正丁醇与哥窑粉料的质量比为0.5%。
[0032]哥窑粉料由以下重量含量的成分组成:石英29 %、滑石5 %，长石21 %，砂石30 %，界牌土15 %。
[0033]哥窑粉料的粒径为I?ΙΟΟμπι。
[0034](2)将制备好的浆料采用GL-5型离心式喷雾干燥机进行喷雾干燥，其热风进口温度200?250°C、出口温度80?90°C、离心雾化器调数为20.5Hz、浆料进料速率为5.9kg/h，制备获得胎体陶瓷粉体。
[0035]所得的陶瓷粉料的SEM和粒径分布测试表明:该粉料均具有光滑的表面结构，尺寸为I?ΙΟΟμπι，平均粒径为11.5um。
[0036]其主要性能数据如下:造粒粉的休止角在25?27°，松装密度在0.8g/cm3以上，成型后素坯密度可达50%以上，造粒粉中各化学成分分布均匀。
[0037]对比例1、将实施例1中的聚乙烯醇溶液与哥窑粉料的质量比由I%改成5 %，其余等同于实施例1。
[0038]陶瓷粉料的SEM和粒径分布测试表明:该粉料均具有较为粗糙的表面结构，且球形结构发生畸变，尺寸为I?ΙΟΟμπι。平均粒径为:30μπι。
[0039]其主要性能数据如下:造粒粉的休止角在30°以上，松装密度在0.6g/cm3以下，成型后素坯密度仅为45%，造粒粉中各化学成分分布不均匀。
[0040]对比例2、取消实施例1中聚乙二醇溶液的使用，S卩，聚乙二醇溶液与哥窑粉料的质量比由0.3 %改成O % ;其余等同于实施例1。
[0041 ]陶瓷粉料的SEM和粒径分布测试表明:该粉料之间发生较严重的团聚、粘结，尺寸为 10 ?200μηι。
[0042]其主要性能数据如下:造粒粉的休止角在40°以上，松装密度在0.5g/cm3以下，成型后素坯密度仅为40%左右，造粒粉中各化学成分分布不均匀。
[0043]对比例3、将实施例1中的分散剂由聚乙二醇2000分别改成聚乙二醇400，用量不变;其余等同于实施例1。
[0044]造粒粉的休止角约为40°，松装密度约0.55g/cm3，成型后素坯密度约为40%，造粒粉中各化学成分分布并不完全均匀。
[0045]对比例4、将实施例1中的聚乙烯醇改成淀粉，用量不变;其余等同于实施例1。
[0046]造粒粉的休止角约35°，松装密度约0.6g/cm3，成型后素坯密度约45%，造粒粉中各化学成分分布并不完全均匀。
[0047]最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
【主权项】
1.增材制造龙泉青瓷用胎体陶瓷粉料的制备方法，其特征是包括如下步骤: (1)、将去离子水、哥窑粉料、聚乙烯醇溶液、聚乙二醇溶液、正丁醇按比例配置后进行球磨混料，得浆料； 所述聚乙烯醇溶液的质量浓度为40?50%，所述聚乙烯醇溶液与哥窑粉料的质量比为1%； 所述聚乙二醇溶液的质量浓度为15?20%，所述聚乙二醇溶液与哥窑粉料的质量比为0.3% ； 所述正丁醇与哥窑粉料的质量比为0.4?0.6%; 所述哥窖粉料与去尚子水的质量比为40?60% ； (2)、将步骤(I)所得的浆料进行喷雾干燥，得胎体陶瓷粉料。2.根据权利要求1所述的增材制造龙泉青瓷用胎体陶瓷粉料的制备方法，其特征是:所述哥窖粉料由以下重量含量的成分组成:石英28?30%、滑石4.5?5.5%、长石20?22%、砂石29?31 %、高岭土 14?16%。3.根据权利要求1或2所述的增材制造龙泉青瓷用胎体陶瓷粉料的制备方法，其特征是:哥窖粉料的粒径为I?ΙΟΟμπι;球磨混合时间为4?8小时，球磨介质为碳化娃砂子。4.根据权利要求1或2所述的增材制造龙泉青瓷用胎体陶瓷粉料的制备方法，其特征是:步骤(2)中喷雾干燥的工艺参数为:热风进口温度200?250°C、出口温度80?90°C、离心雾化器调数为20.5Hz、浆料进料速率为5.9kg/h0
【专利摘要】本发明公开了一种增材制造龙泉青瓷用胎体陶瓷粉料的制备方法，包括如下步骤：以去离子水为分散介质，聚乙烯醇为粘结剂，聚乙二醇为分散剂，正丁醇为消泡剂，碳化硅砂子作为球磨介质，将哥窑胎体陶瓷粉料进行球磨混合，得浆料；将浆料进行喷雾干燥，得胎体陶瓷粉料。采用本发明方法制备的胎体陶瓷粉料具有良好的流动特性、铺展性及致密性能。
【IPC分类】C04B33/16, C04B33/13
【公开号】CN105585309
【申请号】CN201510988771
【发明人】金逸林, 郭兴忠, 金莹, 郝贵松, 杨辉
【申请人】龙泉市金宏瓷业有限公司
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月24日