CN103910540B - 一种高强度陶瓷冷釉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高强度陶瓷冷釉及其制备方法，采用碳化硅纤维、偏高岭土、正硅酸乙酯、乙醇、氧化铝、水玻璃、纯碱等原料，按其重量份数配合，然后在机械搅拌器搅拌下均匀成料浆，将料浆均匀的涂抹在需要装饰的坯体上，在常温或低温（60～100℃）下干燥。本发明所述的配方和制备方法得到的冷釉料，适用于各种瓷质坯体的补釉,成釉后与瓷体界面结合良好，具有优异的力学性能，其抗压强度达到75MPa以上，而且瓷件釉面光滑，色泽白灰清透，表面无缺陷，满足市场需求。本发明中的增强型冷釉与传统釉料生产工艺相比，具有工艺简单、节约能源、保护环境、成本低、易于操作等优点。

Description

一种高强度陶瓷冷釉及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高强度陶瓷冷釉制备方法，属于化工和陶瓷领域。

背景技术

“釉”是覆盖在陶瓷坯体表面上的富有光泽度玻璃状薄层，其功能在于改善坯体表面的物理和化学性能。通常陶瓷坯体表面的疏松多孔、粗糙无光，易玷污和吸湿等缺点影响制品的机械性能，而釉料的使用可以克服这些缺点而完善制品的力学性能，提高制品的硬度、增加其热稳定性。基于釉在陶瓷制品上的作用，釉料在陶瓷行业的重要性在不断突出和增强，直接影响陶瓷制品的品质和成本。

传统的制釉技术是依据坯体的性能要求，将陶瓷原料（石英、长石、粘土等）和一些化工原料按一定比例配合，经高温焙烧熔融而覆盖在坯体表面，形成富有光泽度的玻璃层。该技术制备的釉具有强的力学性能和高的光泽度，但是由于需要在高温条件下烧成（～1350℃），烧成周期较长（14-16小时），因此技术条件苛刻、能耗居高不下，不符合节能环保的要求。目前，一些低温烧结技术开始应用于陶瓷“釉”的制备。譬如，结晶釉的烧成温度可以在1150℃-1200℃完成，周期较短（50-60分钟），采用的原材料以氧化锌和二氧化硅为主，二氧化钛作为成核剂（刘阳，等.中国陶瓷，2007，43(8)，36-37；陈淑刚等，硅酸盐通报，2013，32(8)，1661-1665）。而如果在原料中添加氧化铬或者氧化铅等物质，将会使结晶温度进一步降低，釉的烧成温度在800～900℃之间就可以完成（汪永清，陶瓷学报，2009，30(3)，341-344；谷菲菲等，中国陶瓷，2010，46(8)，51-53）。要想进一步降低成釉的温度、而有效地节约能源、降低燃耗、提高生产效率，就需要开发新型复合材料，在陶瓷坯体上超低温成釉（0～100℃）。

但是，我们发现超低温成釉技术造成的后果是釉层的抗压、抗弯折强度比较低（5MPa～30MPa），降低了陶瓷制品的使用性能，因此，需要对釉层进行力学增强。基于现有技术缺陷，我们开发了一种高强度陶瓷冷釉。本发明的冷釉配方及其制备方法与现有技术相比，具有工艺简单、降低成本、节约能源、保护环境、力学性能优异等优点，具有较高的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种高强度陶瓷冷釉及其制备方法，该陶瓷冷釉能够在不超过100℃的条件下形成于陶瓷胚体表面，成釉后与瓷体结合良好，具有优异的力学性能，抗压强度达到75MPa以上，同时瓷件釉面光滑。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种高强度陶瓷冷釉，其原料按重量份数计包括：正硅酸乙酯1～8份、碳化硅晶须0.2～5份、无水乙醇1～8份、浓度为30%的浓氨水1～3份、偏高岭土1-4份、氧化铝1～4份、模数为1～3的水玻璃溶液1～3份、氢氧化钠0.5～2份、水1～10份。

上述高强度陶瓷冷釉的制备方法，将上述原料搅拌均匀成为料浆后，均匀涂抹在陶瓷坯体上，干燥后即在陶瓷坯体表面形成陶瓷冷釉。

上述高强度陶瓷冷釉的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）按重量份数计，准备原料正硅酸乙酯1～8份、碳化硅晶须0.2～5份、无水乙醇1～8份、浓度为30%的浓氨水1～3份、偏高岭土1-4份、氧化铝1～4份、水玻璃1～3份、氢氧化钠0.5～2份、水1～10份；

（2）将步骤（1）准备好的正硅酸乙酯、碳化硅晶须和无水乙醇混合，搅拌2-4小时，再向其中加入浓氨水，继续搅拌2-5小时，得到预混液；

（3）向预混液中依次加入偏高岭土、氧化铝、水玻璃、氢氧化钠、水，搅拌混合1～2小时，形成混合浆料；

（4）将混合浆料涂刷或喷射到陶瓷坯体上，常温放置3天以上或者在60～100℃的养护箱里放置1～5天进行干燥，即在陶瓷坯体表面形成陶瓷冷釉。

按上述方案，所述偏高岭土的粒径不大于250目，所述氧化铝的粒径不大于300目。

按上述方案，所述浓氨水的浓度为30%以上。

按上述方案，所述碳化硅纤维为碳化硅晶须；所述短纤维碳化硅纤维为碳化硅晶须，其直径为1～5μm，长径比大于10。

本发明首先利用正硅酸乙酯与乙醇的溶胶反应，在碳化硅纤维表面形成一层纳米二氧化硅包覆层，该包覆层增强了碳化硅纤维与其他无机组分的相容性和界面粘结作用；同时，利用偏高岭土、氧化铝、水玻璃及氢氧化钠在水的作用下发生链式反应，形成铝-氧-硅无机高分子链，得到三维网络结构，碳化硅纤维分布在三维网络结构中起增强增韧作用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）本发明所述冷釉适用于各种瓷质坯体的补釉，成釉后与瓷体结合良好，具有优异的力学性能，抗压强度达到75MPa以上，同时瓷件釉面光滑，表面无缺陷，满足市场需求；

2）本发明利用纤维增强机制与界面机能的协同效应，开发了一种高强度陶瓷冷釉具有工艺简单、成本低、节约能源、保护环境等优点，具有较高的经济效益和社会效益;

3）本发明所述冷釉的制备方法简单，原料的混合浆料在常温或60-100℃下干燥后即在陶瓷坯体表面形成陶瓷冷釉，无需高温烧结，具有工艺简单、成本低、节约能源、保护环境等优点。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

实施例中采用β型碳化硅晶须，直径约为2.5μm，长径比约为20。

实施例1

一种高强度陶瓷冷釉，其制备方法包括如下步骤：

（1）按重量份数计，准备原料正硅酸乙酯1份、碳化硅纤维0.2份、无水乙醇1份、浓度为30%的浓氨水1份、250目的偏高岭土1份、300目的氧化铝1份、模数为1的水玻璃溶液1份、氢氧化钠0.5份、水1份；

（2）将步骤（1）准备好的正硅酸乙酯、碳化硅纤维和无水乙醇混合，搅拌4小时，再向其中加入浓氨水，继续搅拌5小时，得到预混液；

（3）向预混液中依次加入偏高岭土、氧化铝、水玻璃、氢氧化钠、水，搅拌混合2小时，形成混合浆料；

（4）将混合浆料涂刷或喷射到陶瓷坯体上，常温放置5天进行干燥，即在陶瓷坯体表面形成陶瓷冷釉。

抗压强度测试：

本实施例制备的陶瓷坯体表面的冷釉成釉后与瓷体结合良好，瓷件釉面光滑，色泽白灰清透，表面无缺陷，根据GB/T4740-1999进行抗压强度测试，陶瓷坯体表面涂覆0.3mm厚的冷釉后抗压强度为75MPa。

实施例2

一种高强度陶瓷冷釉，其制备方法包括如下步骤：

（1）按重量份数计，准备原料正硅酸乙酯8份、碳化硅纤维5份、无水乙醇8份、浓度为30%的浓氨水3份、250目的偏高岭土4份、300目的氧化铝4份、模数为3的水玻璃溶液3份、氢氧化钠2份、水10份；

（2）将步骤（1）准备好的正硅酸乙酯、碳化硅纤维和无水乙醇混合，搅拌2小时，再向其中加入浓氨水，继续搅拌2小时，得到预混液；

（3）向预混液中依次加入偏高岭土、氧化铝、水玻璃、氢氧化钠、水，搅拌混合1小时，形成混合浆料；

（4）将混合浆料涂刷或喷射到陶瓷坯体上，60℃的养护箱里放置2天进行干燥，即在陶瓷坯体表面形成陶瓷冷釉。

抗压强度测试：

本实施例制备的陶瓷坯体表面的冷釉成釉后与瓷体结合良好，瓷件釉面光滑，色泽白灰清透，表面无缺陷，根据GB/T4740-1999进行抗压强度测试，陶瓷坯体表面涂覆0.3mm厚的冷釉后抗压强度为100MPa。

实施例3

一种高强度陶瓷冷釉，其制备方法包括如下步骤：

（1）按重量份数计，准备原料正硅酸乙酯4份、碳化硅纤维2份、无水乙醇6份、浓度为30%的浓氨水1份、250目的偏高岭土3份、300目的氧化铝2份、模数为3的水玻璃溶液2份、氢氧化钠1份、水10份；

（2）将步骤（1）准备好的正硅酸乙酯、碳化硅纤维和无水乙醇混合，搅拌3小时，再向其中加入浓氨水，继续搅拌4小时，得到预混液；

（3）向预混液中依次加入偏高岭土、氧化铝、水玻璃、氢氧化钠、水，搅拌混合1.5小时，形成混合浆料；

（4）将混合浆料涂刷或喷射到陶瓷坯体上，100℃的养护箱里放置2天进行干燥，即在陶瓷坯体表面形成陶瓷冷釉。

抗压强度测试：

本实施例制备的陶瓷坯体表面的冷釉成釉后与瓷体结合良好，瓷件釉面光滑，色泽白灰清透，表面无缺陷，根据GB/T4740-1999进行抗压强度测试，陶瓷坯体表面涂覆0.3mm厚的冷釉后抗压强度为88MPa。

Claims (5)

1.一种高强度陶瓷冷釉，其特征在于它的原料按重量份数计包括：正硅酸乙酯1~8份、碳化硅纤维0.2~5份、无水乙醇1~8份、浓氨水1~3份、偏高岭土1-4份、氧化铝1~4份、模数为1~3的水玻璃溶液1~3份、氢氧化钠0.5~2份、水1~10份；

其制备方法具体包括如下步骤：

（1）将正硅酸乙酯、碳化硅晶须和无水乙醇混合，搅拌2-4小时，再向其中加入浓氨水，继续搅拌2-5小时，得到预混液；

（2）向预混液中依次加入偏高岭土、氧化铝、水玻璃、氢氧化钠、水，搅拌混合均匀，形成混合浆料；

（3）将混合浆料涂刷或喷射到陶瓷坯体上，常温放置3天以上或者在60~100℃的养护箱里放置1-5天进行干燥，即在陶瓷坯体表面形成陶瓷冷釉。

2.根据权利要求1所述的一种高强度陶瓷冷釉，其特征在于所述偏高岭土的粒径不大于250目，所述氧化铝的粒径不大于300目。

3.根据权利要求1所述的一种高强度陶瓷冷釉，其特征在于所述浓氨水的浓度为30%以上。

4.根据权利要求1所述的一种高强度陶瓷冷釉，其特征在于所述碳化硅纤维为碳化硅晶须，其直径为1~5μm，长径比大于10。

5.根据权利要求1-4中所述的任意一种高强度陶瓷冷釉的制备方法，其特征在于具体包括如下步骤：

（1）按重量份数计，准备原料正硅酸乙酯1~8份、碳化硅晶须0.2~5份、无水乙醇1~8份、浓氨水1~3份、偏高岭土1-4份、氧化铝1~4份、水玻璃1~3份、氢氧化钠0.5~2份、水1~10份；

（2）将步骤（1）准备好的正硅酸乙酯、碳化硅晶须和无水乙醇混合，搅拌2-4小时，再向其中加入浓氨水，继续搅拌2-5小时，得到预混液；

（3）向预混液中依次加入偏高岭土、氧化铝、水玻璃、氢氧化钠、水，搅拌混合均匀，形成混合浆料；

（4）将混合浆料涂刷或喷射到陶瓷坯体上，常温放置3天以上或者在60~100℃的养护箱里放置1-5天进行干燥，即在陶瓷坯体表面形成陶瓷冷釉。