CN104773999A - 陶瓷材料及陶瓷器皿 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种陶瓷材料，主要由锂辉石、透锂长石、锂霞石、石英、高岭土、氧化锌、氧化镁以及氧化钡组成。该陶瓷材料在300℃范围内的膨胀系数稳定，在该温度范围内反复加热冷却不易爆裂，可适用于电磁加热设备。本发明还公开该陶瓷材料制成的陶瓷器皿。

Description

陶瓷材料及陶瓷器皿

技术领域

本发明涉及陶瓷材料，该陶瓷材料在300℃范围内的膨胀系数稳定，在该温度范围内反复加热冷却不易爆裂，可适用于电磁加热设备。本发明还涉及该陶瓷材料制成的陶瓷器皿。

背景技术

为了将陶瓷材料使用在炊具上，必须降低其热膨胀系数。直接在明火炉灶上加热时，由于局部高温，所以其热膨胀系数应当非常小。在电磁加热设备上使用陶瓷器皿时，如果带有涂层，陶瓷本身的温度一般保持在50至300℃，一般不会超过400℃。200810107171.9公开一种耐热陶瓷材料，该陶瓷除了含有常规的氧化硅、氧化铝、氧化锂、氧化钙、氧化钾以及氧化钠之外，还含有氧化铁、氧化镁以及氧化钛。该案的氧化锂较低，具有400℃的耐热性。有必要提高陶瓷件的热膨胀系数，并维持中低温范围（20℃~300℃）的热稳定，陶瓷各部分均与少量膨胀，并非最坏结果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种陶瓷基体材料，其与金属的热膨胀系数接近，在中低温范围内热稳定。

一种陶瓷基体，其特征在于，按重量百分比计，氧化镁7%～8%，锂辉石提供4%~5%的氧化锂，锂辉石、石英以及高岭土共提供25%~32%的氧化铝、氧化硅的含量是氧化镁的4.68倍、氧化钙的含量是氧化镁的1.2倍，硼、钾、钠合计小于3%。

在本发明的这种陶瓷基体中，还包含碳酸锂0.1～2%。

一种陶瓷基体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

按陶瓷基体的配方配置锂辉石、透锂长石、石英以及高岭土的混合原料，选择性絮凝，控制硼、钾、钠合计小于3%，沉淀后制成胚料；

按陶瓷基体的配方在胚料中加入氧化锌、氧化镁、氧化钡以及碳酸锂，制成陶瓷胚件；

陶瓷胚件置于800℃～900℃中预烧2小时，陶瓷胚件置于1300℃～1500℃中预烧8小时，在2小时内逐渐降低至常温，制成陶瓷基体。

一种陶瓷器皿，其特征在于由陶瓷基体和复合涂层组成，所述陶瓷基体由所述陶瓷材料制成，所述复合涂层由中间层、发热层以及面层组成。

在本发明的陶瓷器皿中，按重量百分比计，所述发热层由氧化铝12%~18%、氧化镁7%~8%、铁与镍共16%~20%、银45%~46%、氧化硼5%~6%、氧化钾2%~5%、氧化钠0.1%~2%组成，所述面层由氧化铝21%~26%、氧化硅28%~40%、氧化钙7%~8%、氧化镁7%~9%、氧化铁12%~13%、氧化锌2%~8%、氧化钾2%~5%、氧化钠0.1%~4%组成。

一种陶瓷器皿的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

按陶瓷基体的配方配置锂辉石、透锂长石、石英以及高岭土的混合原料，选择性絮凝，控制硼、钾、钠合计小于3%，沉淀后制成胚料；

按陶瓷基体的配方在胚料中加入氧化锌、氧化镁、氧化钡以及碳酸锂，制成陶瓷胚件；

陶瓷胚件置于800℃～900℃中预烧2小时，陶瓷胚件置于1300℃～1500℃中预烧8小时，在2小时内逐渐降低至常温，制成陶瓷基体；

按要求配置中间层原料，熔化后析晶，研磨，制成中间层涂料，将该中间层涂料涂覆于烧结的陶瓷基体；

按要求配置发热层原料，取氧化铝、氧化锌以及助熔剂熔化后析晶，混入铁基混合物和银后研磨，制成发热层涂料，将该发热层涂料涂覆于所述中间层；

按要求配置面层原料，熔化后析晶，研磨，制成面层涂料，将该中间层涂料涂覆于所述发热层；

烘干，再烧结。

本发明的这种陶瓷基体的热膨胀系数为6~8×10^-6/℃，与金属和金属氧化物的混合物涂层的热膨胀系数接近6~11×10^-6/℃，在多次热交换不会导致涂层脱落。

具体实施方式

本发明的陶瓷基体，由锂辉石、透锂长石、石英、高岭土、氧化锌、氧化镁、氧化钡、碳酸锂、分散剂以及增塑剂组成。按占陶瓷本体重量百分比计，氧化镁7%～8%、碳酸锂0.1～2%、分散剂0.01～0.5%、增塑剂1%。所述锂辉石提供4%~5%的氧化锂，所述锂辉石、石英以及高岭土共提供22%~25%的氧化铝、含量是氧化镁4.68倍的氧化硅、含量是氧化镁1.2倍的氧化钙，硼、钾、钠合计小于3%。

本发明的主要成分取材于锂矿石、高岭土以及石英等，矿石中各组分含量无法准确估计。所述增塑剂为羧甲基纤维素，所述分散剂为水玻璃、六偏磷酸钠、腐植酸钠中的一种或几种。

陶瓷基体的烧结方式与现有的耐热陶瓷相似，先预热、再烧结、最后降温取出。烧结温度以1300℃至1500℃为宜。

复合涂层由中间层、发热层以及面层组成，中间层的颗粒大，其主要以普通耐热玻璃为主成分、添加氧化镁等高膨胀系数成分和铁氧化物。中间层的厚度较大，其可以连接陶瓷基体和金属。发热层中的主要发热成分是铁镍银，其他成分主要用于降低膨胀和助熔，发热层材料的线膨胀系数不高于11×10^-6/℃，最好为8×10^-6/℃。面层除了要考虑膨胀和抗热震性外，耐磨和抗裂也是要考虑的。

实施例一

取透锂长石、锂辉石、锂霞石、石英以及高岭土，研磨至250目，加水后添加聚丙烯酰胺，反复选择性絮凝，控制氧化硼约2%、氧化钠与氧化钾合计约4%，其他杂质合计约1.5%，沉淀后制成胚料。胚料中大约含有，氧化铝32%、氧化锂4%、氧化硅32.76%、氧化钙8.4%。取氧化锌1%、氧化镁7%、氧化钡5%、碳酸锂2%、水玻璃0.3%、羧甲基纤维素1%，加入到胚料中，加水制成基体，将基体制成器皿状，该基体至少具有平整的底面。陶瓷胚件置于800℃中预烧2小时，陶瓷胚件置于1310℃中预烧8小时，在2小时内逐渐降低至常温，制成陶瓷基体。

按要求配置中间层原料，所述中间层由氧化铝12%、氧化钙8%、氧化镁11%、氧化钡5%、氧化铁17%、氧化硼14%、氧化钾2%、氧化钠1%以及氧化硅30%组成。各组分熔化后，1200℃恒温析晶。粉碎、研磨后的颗粒度80至120目，制成中间层涂料。加入适量调墨油制成浆料，采用丝网印刷工艺将该中间层涂料涂覆于烧结的陶瓷基体，印刷厚度2.7mm至5mm。

按要求配置发热层原料，所述发热层由氧化铝18%、氧化镁7%、铁与镍共20%、银45%、氧化硼5%、氧化钾4%、氧化钠1%组成。取氧化铝、氧化镁以及助熔剂（氧化硼、氧化钾以及氧化钠）熔化后析晶，混入铁基混合物和银后研磨，制成发热层涂料，加入适量调墨油制成浆料，采用丝网印刷工艺将该发热层涂料涂覆于所述中间层。要求研磨后的颗粒度200至280目，印刷厚度1.5mm至3mm。

按要求配置面层原料，所述面层由氧化铝26%、氧化硅40%、氧化钙7%、氧化镁7%、氧化铁12%、氧化锌2%、氧化钾5%、氧化钠1%组成。各组分熔化后析晶，研磨，制成面层涂料，加入适量调墨油制成浆料，采用丝网印刷工艺将该面层层涂料涂覆于所述发热层。要求研磨后的颗粒度200至280目，印刷厚度1.5mm至3mm。

120℃烘干，经900℃再烧结，制成陶瓷器皿。

实施例二

陶瓷基体由氧化铝32%、氧化锂4.5%、氧化硅33.7428%、氧化钙8.652%、氧化锌1%、氧化镁7.21%、氧化钡5%、碳酸锂0.1%、分散剂0.5%、增塑剂1%，余量的氧化硼、氧化钾和氧化钠组成。

所述中间层由氧化铝18%、氧化硅30.8%、氧化钙8%、氧化镁7.2%、氧化钡4%、氧化铁14%、氧化硼12%、氧化钾2%、氧化钠4%组成。氧化铝过多，强度大但是涂层易脱落。氧化硅、氧化钙以及氧化镁可以共融，快速析晶。

所述发热层由氧化铝12%、氧化镁8%、铁镍合金（Ni₃Fe）12%、铁13%、银46%、氧化硼6%、氧化钾2%、氧化钠1%组成。铁镍的作用主要是导磁导电。

所述面层由氧化铝26%、氧化硅32%、氧化钙8%、氧化镁7%、氧化铁13%、氧化锌8%、氧化钾2%、氧化钠4%组成。少量的氧化镁在氧化钙和氧化硅中可以增加耐磨性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种陶瓷基体，其特征在于，按重量百分比计，氧化镁7%～8%，锂辉石提供4%~5%的氧化锂，锂辉石、石英以及高岭土共提供25%~32%的氧化铝、氧化硅的含量是氧化镁的4.68倍、氧化钙的含量是氧化镁的1.2倍，硼、钾、钠合计小于3%。

2.根据权利要求1所述的陶瓷基体，其特征在于，还包含碳酸锂0.1～2%。

3.根据权利要求1所述的陶瓷基体，其特征在于，氧化硼的含量为0.1%～2%。

4.一种陶瓷基体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

制成胚料；

制成陶瓷胚件；

制成陶瓷基体。

5.一种陶瓷器皿，其特征在于由陶瓷基体和复合涂层组成，所述陶瓷基体由权利要求1所述陶瓷材料制成，所述复合涂层由基层、中间层、发热层以及面层组成。

6.根据权利要求5所述陶瓷器皿，其特征在于，按重量百分比计，所述发热层由氧化铝12%~18%、氧化镁7%~8%、铁与镍共16%~20%、银45%~46%、氧化硼5%~6%、氧化钾2%~5%、氧化钠0.1%~2%组成，所述面层由氧化铝21%~26%、氧化硅28%~40%、氧化钙7%~8%、氧化镁7%~9%、氧化铁12%~13%、氧化锌2%~8%、氧化钾2%~5%、氧化钠0.1%~4%组成。

7.一种陶瓷器皿的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

制成胚料；

制成陶瓷胚件；

制成陶瓷基体；

将中间层涂料涂覆于烧结的陶瓷基体；

将发热层涂料涂覆于所述中间层；

将面层涂料涂覆于所述发热层；

烘干，再烧结。