CN103524122B - 一种微波炉用快速合成堇青石免抛陶瓷薄板及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种微波炉用快速合成堇青石免抛陶瓷薄板及其制作方法，步骤如下：按下述重量配比准备基础原料：莫来石35～55%、镁质粘土15～35%、黑土10～25%、堇青石0～10%、透锂长石0～10%、高岭土0～5%、碳酸钙0～2%、钾长石0～2%、Al2O30～10%；添加剂为聚乙烯醇（PVA）与腐殖酸钠，将以上全部粉体基础原料进行球磨粉碎，将所述的两种添加剂加入并适当球磨至混合均匀；再经过200-400目的筛网过筛、吸铁、喷雾干燥制粉；机压成型，施釉、中温1220～1300℃快速烧成制得产品。本发明为以莫来石、镁质粘土原矿主材制作板，大大降低原材料成本，使其能坯釉一次共烧实现并能运用各矿物原材料的晶格缺陷自身快速合成堇青石晶相。能压制的很薄、很平从而实现免抛。
Description
技术领域
本发明涉及特种陶瓷材料之微波介质陶瓷材料领域，即一种微波炉用快速合成堇青石免抛陶瓷薄板及其制作方法。
背景技术
微波介质陶瓷是指在300MHz～300GHz的微波频率范围内具有极好介电性能的陶瓷材料，其在工业、军事方面已经广泛使用，在民用中用于现代通信、移动电话、微波炉承载板等方面，是国内新兴的特种陶瓷材料。
目前，微波炉承载板已从转盘式转为固定式，这种方式可以省掉转盘驱动马达以及驱动马达的耗电量，减小微波炉膛体积，减少生产材耗。国内微波炉承载板目前采用的是微晶玻璃材料，微晶玻璃具有一定的透波能力，但其均匀性差，而且在透波方面有一定的局限性。而且微晶玻璃生产工艺需要1600℃高温烧成，生产能耗和生产成本较高。堇青石基微波介质陶瓷因其特殊的结构，具有低热膨胀系数以及低介电损耗的特性，是优良的透波材料。但堇青石材料离子结构不够紧密，晶格内存在较大的空隙，因而材料很难烧结，烧成温度范围窄，加之堇青石瓷坯线膨胀系数低，难以和瓷釉相结合，现有的此类微波陶瓷板以堇青石基的微波炉陶瓷承载板，主要是以堇青石熟料为主要原材料、坯釉分两次烧结、坯体烧成周期长；原来的原料比较干、硬，需要800吨的压力（272X272mm），只能压到4.5-4.7mm厚，需要通过抛光来达到一定的厚度和平整度；要在厚板抛薄抛光后上釉釉烧的，这样需大量采购堇青石熟料而原材料成本偏高、坯釉分两次烧成使得燃气成本占据很大部分、且坯体烧成周期过长生产效率低下、坯体烧制后还需抛光后上釉使得工序复杂且浪费极大。而现有的技术无法共烧、无法缩短周期等，使得此类企业举步维艰。
发明内容
本发明的目的是针对上述微晶玻璃材料和堇青石基的微波炉陶瓷承载板的不足，提供一种以莫来石、镁质粘土系一次共烧快速合成堇青石免抛陶瓷薄板的制造方法，代替现有的微晶玻璃材料以及堇青石基的微波炉陶瓷材料，制作微波炉承载板。
这种微波炉用快速合成堇青石免抛陶瓷薄板的制作方法，其特征在于，步骤如下：
一、 按下述重量配比准备基础原料：
莫来石 35～55%、镁质粘土 15～35%、黑土 10～25%、堇青石 0～10%、透锂长石 0～10%、高岭土0～5%、碳酸钙0～2%、钾长石0～2%、Al2O3 0～10%；
优选的基础原料组分配比如下：
莫来石 35～50%、镁质粘土 20～35%、黑土 15～25%、堇青石 1～10%、透锂长石 2～10%、高岭土1～5%、碳酸钙1～2%、钾长石1～2%、Al2O3 1～10%
添加剂为聚乙烯醇（PVA）与腐殖酸钠，所述的基础原料和聚乙烯醇的重量百分比为1：0.02；基础原料和腐殖酸钠的重量百分比为1：—0.004；
黑土为一种二次加工的混合型粘土，主要成分为氧化铝和氧化硅及微量杂质及有机质，但黑土这种混合型粘土具有很好的结合性及很好的坯体干燥强度；黑土是从广东省江门市新会区的广东矽比科嘉窑新会矿业有限公司购买的。
二、将以上全部粉体基础原料进行球磨粉碎，氧化铝球、基础原料和水三者的重量配比为，球：料：水=1.5-1.7:0.9-1.1:1.1-1.3；
三、将所述的两种添加剂加入并适当球磨至混合均匀；
四、再经过200-400目的筛网过筛、吸铁、喷雾干燥制粉；
五、机压成型，压力为500吨/272X272mm，压制厚度为3.5-3.7mm;
六、施釉、中温1220～1300℃快速烧成制得产品。
这种微波炉用快速合成堇青石免抛陶瓷薄板，以莫来石、镁质粘土为主材自身快速合成堇青石晶相，白色片状；吸水率﹤0.5%；断裂模数即抗折强度：50MPa-70 MPa；抗热震性：用我国的长条试样实验法即YB4018实验，从350℃→20℃热交换三次不裂；微波炉中透波能力强，介电损耗比微晶玻璃产品低25-35%。
本发明作为节能材料，具体有如下优点：
1、本发明烧成温度1220～1300℃，远低于所替代的微晶玻璃（大于1600℃）以及堇青石基微波介质陶瓷材料（1350～1380℃）的烧成温度。
2、本发明的产品比微晶玻璃介电损耗小，透波性能好，而且加热均匀，优于微晶玻璃加热板，能够提高加热速度，缩短加热时间，节约电耗，微波炉使用本发明产品后，可以提高微波炉产品的能效等级。
3、微波炉中采用固定式承载板，可省去微波炉内置电机，节省了电耗，减小了内腔体积，减少了材料消耗。
4、本发明与现有陶瓷承载板相比改现有以堇青石熟料主材制作板为以莫来石、镁质粘土原矿主材制作板大大降低原材料成本，使其能坯釉一次共烧实现并能运用各矿物原材料的晶格缺陷自身快速合成堇青石晶相。
5、配方中运用其黑土的结合性与添加剂聚乙烯醇（PVA）与腐殖酸钠,提高生坯柔韧性与强度，并通过模具的改进使其能压制的很薄、很平从而实现免抛。
6、本发明与现有陶瓷承载板相比所用原材料决然不同且价格更为低廉、工艺性能更好因而工序更为简洁、烧成温度更低更节能降耗。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步描述：
实施例1
本发明莫来石、镁质粘土系一次共烧快速合成堇青石免抛陶瓷薄板，包括基础坯体配比组成和添加剂，其中制备100 kg所述的基础坯体包括以下组分：
莫来石 55kg、镁质粘土 35kg、黑土 10kg ；
将以上全部原料按球：料：水=1.7: 1:1.2进行球磨粉碎，在添加添加剂聚乙烯醇（PVA）与腐殖酸钠混匀，再经过300目的筛网过筛、吸铁、喷雾干燥制粉;机压成型，压力为500吨/272X272mm，压制厚度为3.5-3.7mm;施釉、中温1220～1300℃快速烧成，烧成过程150min以内，制得产品。
实施例2
制备100 kg所述的基础坯体包括以下组分：
莫来石 35kg、镁质粘土 20kg、黑土 25kg、堇青石 5kg、透锂长石 5kg、高岭土2kg、碳酸钙1kg、钾长石2kg、Al2O3 5kg；
将以上全部原料按球：料：水=1.7: 1:1.2进行球磨粉碎，在添加添加剂聚乙烯醇（PVA）与腐殖酸钠混匀，再经过300目的筛网过筛、吸铁、喷雾干燥制粉;机压成型，压力为500吨/272X272mm，压制厚度为3.5-3.7mm;施釉、中温1220～1300℃快速烧成，烧成过程150min以内，制得产品。
实施例3
制备100 kg所述的基础坯体包括以下组分：
莫来石 35kg、镁质粘土 20kg、黑土 25kg、堇青石 10kg、透锂长石 5kg、Al2O3 5kg；
将以上全部原料按球：料：水=1.7: 1:1.2进行球磨粉碎，在添加添加剂聚乙烯醇（PVA）与腐殖酸钠混匀，再经过300目的筛网过筛、吸铁、喷雾干燥制粉、机压成型，压力为500吨/272X272mm，压制厚度为3.5-3.7mm;施釉、中温1220～1300℃快速烧成，烧成过程150min以内，制得产品。
实施例4
制备100 kg所述的基础坯体包括以下组分：
莫来石 45kg、镁质粘土 15kg、黑土 20kg、堇青石 5kg、透锂长石 3kg、高岭土5kg、钾长石2kg、Al2O3 5kg；
将以上全部原料按球：料：水=1.7: 1:1.2进行球磨粉碎，在添加添加剂聚乙烯醇（PVA）与腐殖酸钠混匀，再经过300目的筛网过筛、吸铁、喷雾干燥制粉;机压成型，压力为500吨/272X272mm，压制厚度为3.5-3.7mm;施釉、中温1220～1300℃快速烧成，烧成过程150min以内，制得产品。
实施例5
制备100 kg所述的基础坯体包括以下组分：
莫来石 45kg、镁质粘土 20kg、黑土 15kg、堇青石 10kg、透锂长石 3kg、高岭土5kg、碳酸钙2kg；
将以上全部原料按球：料：水=1.7: 1:1.2进行球磨粉碎，在添加添加剂聚乙烯醇（PVA）与腐殖酸钠混匀，再经过300目的筛网过筛、吸铁、喷雾干燥制粉;机压成型，压力为500吨/272X272mm，压制厚度为3.5-3.7mm;施釉、中温1220～1300℃快速烧成，烧成过程150min以内，制得产品。
对本发明各实施例的产品进行了以下性能测试，测试结果见表1：
表1
| 性能 实施例 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 吸水率 | 0.4% | 0.3% | 0.45% | 0.5% | 0.3% |
| 抗折强度 | 55MPa | 62MPa | 52MPa | 50MPa | 64MPa |
| 抗热震 | 350℃ | 350℃ | 350℃ | 350℃ | 350℃ |
| 电性能（包括以下） | OK | OK | OK | OK | OK |
| 空载 | 140℃ | 126℃ | 131℃ | 142℃ | 123℃ |
| 负载 | 9′13″ | 9′09″ | 9′15″ | 9′18″ | 9′10″ |
| 均匀性 | 76% | 82% | 78% | 74% | 80% |
Claims (3)
1.一种微波炉用快速合成堇青石免抛陶瓷薄板的制作方法，其特征在于，步骤如下：
一、按下述重量配比准备基础原料：
莫来石 35～55%、镁质粘土 15～35%、黑土 10～25%、堇青石 0～10%、透锂长石 0～10%、高岭土0～5%、碳酸钙0～2%、钾长石0～2%、Al2O3 0～10%；
添加剂为聚乙烯醇（PVA）与腐殖酸钠，所述的基础原料和聚乙烯醇的重量百分比为1：0.02；基础原料和腐殖酸钠的重量百分比为1：0.004；
黑土为一种二次加工的混合型粘土，主要成分为氧化铝和氧化硅及微量杂质及有机质，但黑土这种混合型粘土具有很好的结合性及很好的坯体干燥强度；黑土是从广东省江门市新会区的广东矽比科嘉窑新会矿业有限公司购买的；
二、将以上全部粉体基础原料进行球磨粉碎，氧化铝球、基础原料和水三者的重量配比为，球：料：水=1.5-1.7:0.9-1.1:1.1-1.3；
三、将所述的两种添加剂加入并适当球磨至混合均匀；
四、再经过200-400目的筛网过筛、吸铁、喷雾干燥制粉；
五、机压成型，压力为500吨/272×272mm，压制厚度为3.5-3.7mm;
六、施釉、中温1220～1300℃快速烧成制得产品。
2.根据权利要求1所述的一种微波炉用快速合成堇青石免抛陶瓷薄板的制作方法，其特征在于，优选的基础原料组分配比如下：莫来石 35～50%、镁质粘土 20～35%、黑土 15～25%、堇青石 1～10%、透锂长石 2～10%、高岭土1～5%、碳酸钙1～2%、钾长石1～2%、Al2O3 1～10%。
3.根据权利要求1所述的一种微波炉用快速合成堇青石免抛陶瓷薄板的制作方法，其特征在于，该免抛陶瓷薄板，以莫来石、镁质粘土为主材自身快速合成堇青石晶相，白色片状；吸水率﹤0.5%；断裂模数即抗折强度：50MPa-70 MPa；抗热震性：用我国的长条试样实验法YB4018实验，从350℃→20℃热交换三次不裂；微波炉中透波能力强，介电损耗比微晶玻璃产品低25-35%。
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