CN106747351B - 氧化铝增韧陶瓷水龙头主体及配件的制造工艺 - Google Patents

氧化铝增韧陶瓷水龙头主体及配件的制造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及氧化铝增韧陶瓷水龙头主体及配件的制造工艺，它是按以下的步骤制造：选用煅烧氧化铝、氧化铝含量为95％的废陶瓷研磨粉、煅烧滑石、石英粉、苏州土、锆英石，氧化钇适量，通过研磨、制浆、注坯、排蜡、煅烧、上釉、烧釉等工序制成成品。其特别之处是根据陶瓷水龙头性能特点配制配方；根据原料硬度不同分别球磨到一定细度后，再混合研磨成粒度均匀的超细粉末；根据陶瓷生产特点优化产品设计。本发明在生产和使用过程中不会产生任何污染，工艺简单，可批量生产，产品具有强度高、韧性好、硬度高、精度高、抗腐蚀、热稳定性好、耐高温、成本低、使用寿命长，美观环保安全无有害物质等优点。

Description

氧化铝增韧陶瓷水龙头主体及配件的制造工艺
技术领域
本发明涉及水龙头及配件的制造工艺，特别是氧化铝增韧陶瓷水龙头主体及配件的制造工艺。
背景技术
在当今人们生活使用的水龙头中，最多是合金水龙头，上海电视台《七分之一》栏目关于《水龙头的“铅”阴影》的节目报道中曝光，上海华东理工大学通过对13个龙头样品进行32小时的实验，发现其中9个品牌的龙头浸泡水铅含量超过了国家标准。其中，多个知名品牌铅超标量达到2～18倍，最严重的铅析出量为173微克/升，超标34倍之多，为什么水龙头会含铅，目前，无论是欧美还是我们国家，市场上销售的大多数都是合金水龙头。合金水龙头的主要材质是铜和锌，俗称黄铜，其在生产成为水龙头的过程中需要加入少量的铅，以改善黄铜的切削性能。如果水龙头制作中完全不加入铅，不仅会出现削切困难、锻造性能差等问题，即使制成成品，也会因抗应力腐蚀性能差而导致开裂。所以合金水龙头在使用中水龙头中的铅会融入水中会污染水源，危害人的身体健康。并且合金水龙头在生产过程中，精坯打磨抛光和产品表面电镀都会对环境造成极大污染。合金水龙头电镀层视其质量优劣，快者一年、慢者3-5年间逐渐失去表面光泽、起麻点，最后电镀层剥落、露出铜锈，如果电镀层剥落后，水龙头不能用，因为镀铬层，含有六价铬，对人体有害。此外，全球的有色金属资源因储量有限，在当今被人类开采大量使用，日趋紧缺。
国内外一些厂家又研究出不锈钢水龙头，但是这种水龙头生产过程复杂，技术水平要求高，各项工艺并不成熟，国内具有一定规模的生产厂家并不多，随之而来的价格也比较高；不锈钢含有铬、镍等元素，铬是有毒的，会破坏体内DNA、肝脏、肾脏等，有致癌的危害，并且会引起基因突变。在传统认识中，人们认为不锈钢制成的水嘴表面是不会产生腐蚀痕迹的，实际上，一般不锈钢水嘴在盐雾试验后出现大面积腐蚀痕迹的现象，所呈现的表面暗淡无光泽，并整体发黑。优质的CFS或304不锈钢中性盐雾试验可达300小时以上。但是如果表面氧化膜处理不好，304不锈钢水嘴依然会产生腐蚀现象，所以不锈钢水嘴不会真的可以“不锈”。
近年来，市场上又出了一种陶瓷外壳水龙头，相比金属水龙头外观都是单一镀铬层，陶瓷外壳水龙头采用日用陶瓷材料生产水龙头的外壳，外表可以采用不同颜色的釉料和釉花，产品美观大方，增添陶瓷品的艺术感，衬托出卫浴的高档气质；但是内部的水道因为日用瓷的生产工艺和瓷质，无法成型复杂的水道和要求相当精密且必须强度和韧性很好的进出水镙丝，因此水道和镙丝一般采用铜管焊接或胶接，极容易因锈蚀老化或胶接不良而漏水。并且因水龙头壳体是日用瓷质，瓷体的密度2.7g/cm3、强度低、韧性差，抗冲击能力低，易碎。在我国的专利库中，有技术人员发明出用滑石质瓷来生产陶瓷水龙头，其水道成型的方法比较复杂，且不够精确；陶瓷浆料需要石蜡比例高，在后期脱蜡和烧成过程中容易开裂变形；滑石质瓷烧成温度范围窄，一般只有20度左右，如果烧成控制不好，常常造成变形、起泡、粘结垫料等，滑石瓷在放置和使用过程中也会出现老化现象，即出现由于主晶相偏硅酸镁的晶型转化而导致的瓷体粉化、龟裂、强度降低等，滑石瓷热稳定性能较差，在冷热变化过程中，较大的制品常常出现局部开裂甚至整个制品炸裂的现象，滑石瓷成品的密度密度为3.10g/cm3，抗折强度120-200Mpa，相比日用陶瓷外壳水龙头，滑石陶瓷的强度提高了2～3倍，但是强度还是偏低、韧性差，目前在市场上暂时未发现用此材料生产的水龙头制品。
当前，我国现有的氧化铝陶瓷的配方和工艺，只适宜生产一些小件的电子陶瓷，用于卫浴水龙头还是一片空白。原料配方中没有适合生产水龙头的配方设计，制造过程中原材料都是一次球磨，研磨好后各种原料的粒度差别大，造成烧制大件瓷体时容易开裂，合格率低，现有工艺中陶瓷浆料含蜡量大，一般在13-15％，生产大件陶瓷出现脱蜡困难，排蜡过程中变形和炸裂现象严重，合格率低。
综上所述，使用新材料、新工艺来制造一种成本低、环保健康、经久耐用、强度好、韧性好、美观大方且能真正实现批量生产的水龙头更新换代，是陶瓷水龙头生产技术人员改革的目标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氧化铝增韧陶瓷水龙头主体及配件的制造工艺，利用这个制造工艺来制造陶瓷水龙头主体及配件，产品具有强度高、韧性好、硬度高、精度高、抗腐蚀、热稳定性好、耐高温、成本低、使用寿命长，美观环保安全无有害物质等优点。
本发明与现有氧化铝陶瓷技术相比：现有原料配方中没有生产陶瓷水龙头的配方设计；现有氧化铝陶瓷制浆工艺含蜡量大，大件产品脱蜡困难；粉料研磨后粒度不均匀，高温烧成产品易变形开裂；本发明从技术配方、工艺、产品结构等多方面综合发明创新。
为了实现以上目的，本发明的技术方案的构成，其特征在于按照下列步骤顺序来制造：
(1)选用原材料A：85-90份煅烧氧化铝、3.5-4.5份氧化铝含量为95％的废陶瓷研磨粉；原材料B：2-6份煅烧滑石、1.2份石英粉、1.5份苏州土、1.3份锆英石、0.5份氧化钇。
(2)将上述原材料分别用不锈钢盘装好放入烘箱加热到120度保温2小时进行烘烤干燥，然后把原材料B放入小球磨机，加入原材料重量的0.5％的油酸，研磨20-22小时，过筛得到250-300目的待添加粉料待用；把原材料A放入大球磨机，加入原材料重量的0.5％的油酸，研磨28-30小时，停机加入小球机研磨的250-300目左右的待添加粉料，然后继续球磨4小时，过筛得到300-350目的超细粉末，最后将粉末加入到重量为粉末重量10.5％的石蜡液中，制成陶瓷浆料。
(3)将待生产浆料加入低速搅拌机中搅拌24小时，充分除气后通过热压铸工艺成型技术注入不同的高铬钢模制成水龙头各部件的毛坯。
(4)将水龙头各部件毛坯埋入排蜡粉中缓慢升温煅烧到1250度进行煅烧排蜡，自然冷却清除排蜡粉后得到陶瓷半成品。
(5)将陶瓷半成品煅烧到1600-1750度的温度以内，自然冷却，得到陶瓷水龙头各部件的素瓷瓷体。
(6)在陶瓷水龙头各部件的素瓷瓷体上粘贴釉花，施釉，再煅烧到1200-1250度的温度以内，自然冷却至常温，即得到氧化铝增韧陶瓷水龙头主体及配件。
本发明采用的主要材料为氧化铝，中国具有较丰富的铝土矿资源，迄今已探明保守储量23亿吨，位居世界第4，具备发展氧化铝工业的资源条件，是世界第一大氧化铝生产国。氧化铝增韧陶瓷水龙头是一种以氧化铝为主要原料，采用合适的原料配方，通过球磨后制成蜡浆，再以热压铸成型成毛坯，然后再通过多次煅烧等工艺流程后制成陶瓷水龙头主体及配件，相对目前已有的金属和陶瓷类水龙头生产技术而言，本发明具有以下优点：(1)我国矿产原料丰富，代替金属龙头能为国家节约大量日益稀缺的有色金属资源；(2)产品生产自动化程度高，生产速度快，产量高，生产过程符合国家环保要求，对环境无任何污染，产品环保健康，瓷质中不含任何有害物质，可以放心使用；(3)产品具有强度高、韧性好、硬度高、精度高、抗腐蚀、热稳定性好、耐高温、成本低、使用寿命长，美观环保安全无有害物质等优点；(4)陶瓷水龙头主体和配件都是采用钢模一次热压铸成型，包括水龙头主体内的水道和镙丝都是在主体模具上一次成型的，不需要对内部水道和镙丝另外用铜管代替或者先采用进出水通道及接口镙丝的外形形状的填料放在模具中，简化了毛坯的制做，提高了产品的效率及产品成型的精度，为大批量生产创造了条件，并在结构设计上充分考虑，兼顾模具的脱模和采用增强产品结构力的设计，尽可能的提高陶瓷抗力冲击的强度；(5)氧化铝增韧陶瓷相比滑石瓷，硬度更高、密度更大、韧性更好，性能参数比较：滑石瓷：硬度：莫氏7，密度：3.10g/cm3，抗弯强度：120-200Mpa；氧化铝增韧陶瓷：硬度：莫氏9，密度：3.7g/m3，抗弯强度：310-320Mpa，所以产品壁厚可以比日用瓷和滑石瓷设计得更薄，在保证强度的同时节省了大量的材料；(6)产品因为先高温煅烧烧好素瓷后再上釉煅烧，对釉料的烧成温度没有限制，可以根据需要选用各种温度和各种颜色的无铅釉或者纳米抑菌釉，配以釉花，可以制作出相当于艺术瓷一样的精美产品；并且产品内在品质不易老化，氧化，更不会像金属一样腐蚀，产品外表如玻璃般光滑，容易清洁，能为消费者带来卫浴产品中的艺术精品的同时也因为超长的使用寿命，能节省消费者因为水龙头腐蚀而必须更换的费用，为人类真正节约了大量资源；(7)产品可以设计成各种人们喜欢的外观形状，可以真正对厨房卫生间的各种金属水龙头及配件全面用氧化铝增韧陶瓷取代。
附图说明
图1是本发明所制造的冷热水单筒水龙头主体结构示意图
图2是图1的剖视图
图3是本发明所制造的冷热水双筒水龙头主体结构示意图
图4是图3的剖视图
图5是本发明所制造的水龙头出水口悬臂镂空结构仰视示意图
图6是本发明所制造的水龙头压帽手柄结构示意图
图7是本发明所制造的水龙头装饰盖结构示意图
图8是本发明所制造的水龙头起泡器结构示意图
图9是本发明所制造的水龙头配件结构示意图
图中标号说明：1、水龙头主体；2、冷水进水通道；3、热水进水通道；4、出水通道；5、水龙头出水口悬臂；6、水龙头出水口悬臂侧面镂空通孔；7、水龙头出水口悬臂底面镂空肓孔。
具体实施方式
以下用具体的实施方法和实施例对本发明来详细说明：
本发明的制造氧化铝增韧陶瓷水龙头具体实施方法按如下步骤：
(1)选用原材料A：85-90份煅烧氧化铝、3.5-4.5份氧化铝含量为95％的废陶瓷研磨粉；原材料B：2-6份煅烧滑石、1.2份石英粉、1.5份苏州土、1.3份锆英石、0.5份氧化钇。
(2)将上述原材料分别用不锈钢盘装好放入烘箱加热到120度保温2小时进行烘烤干燥，然后把原材料B放入小球磨机，加入原材料重量的0.5％的油酸，研磨20-22小时，过筛得到250-300目的待添加粉料待用；把原材料A放入大球磨机，加入原材料重量的0.5％的油酸，研磨28-30小时，停机加入小球机研磨的250-300目的待添加粉料，然后继续球磨3小时，过筛得到300-350目的超细粉末，最后将粉末加入到重量为粉末重量10.5％的石蜡液中，制成陶瓷浆料。
(3)将待生产浆料加入低速搅拌机中搅拌24小时，充分除气后通过热压铸工艺成型技术注入不同的高铬钢模制成水龙头各部件的毛坯。
(4)将水龙头各部件毛坯埋入排蜡粉中缓慢升温煅烧到1250度进行煅烧排蜡，自然冷却清除排蜡粉后得到陶瓷半成品。
(5)将陶瓷半成品煅烧到1600-1750度的温度以内，自然冷却，得到陶瓷水龙头各部件的素瓷瓷体。
(6)在陶瓷水龙头各部件的素瓷瓷体上粘贴釉花，施釉，再煅烧到1200-1250度的温度以内，自然冷却至常温，即得到氧化铝增韧陶瓷水龙头主体及配件。
以上步骤(3)通过热压铸工艺成型技术注入不同的高铬钢模制成水龙头各部件的毛坯的过程如下：利用热压铸机将陶瓷浆料注入陶瓷水龙头不同部件的高铬钢模内，钢模温度控制在10-15度内，浆料温度控制在65-75度内，使浆料温度被钢模吸收而硬化成与钢模型腔一致的陶瓷毛坯，其中陶瓷水龙头主体内的进出水通道及各接口螺纹和主体一次成型，为了增强陶瓷的结构性能，控制好瓷体各部分厚度尽量均匀，水龙头出水口悬臂采用镂空结构，进一步增强陶瓷水龙头出水口的结构强度，还能防烫；出水口内水道采用笔直水通道，以利于模具的脱离；水口采用斜切口，再镙接陶瓷出水起泡器改变出水的方向，陶瓷主体内冷热水进口采用笔直水道加镙口的形式方便脱模。
本发明能制造的氧化铝增韧水龙头主体及配件适应于快开水龙头、单联体水龙头、冷热水龙头、感应龙头、洗面盆龙头、洗菜盆水龙头、洗澡水龙头等各种结构形状水龙头及配件，不只是图1-图9这几种形状结构。
实施例1
氧化铝增韧陶瓷水龙头主体及配件的生产方法，包括如下步骤：
(1)选用原材料A：90份煅烧氧化铝、3.5份氧化铝含量为95％的废陶瓷研磨粉；原材料B：2份煅烧滑石、1.2份石英粉、1.5份苏州土、1.3份锆英石、0.5份氧化钇。
(2)将上述原材料分别用不锈钢盘装好放入烘箱加热到120度保温2小时进行烘烤干燥，然后把原材料B放入小球磨机，加入原材料重量的0.5％的油酸，研磨20-22小时，过筛得到250-300目的待添加粉料待用；把原材料A放入大球磨机，加入原材料重量的0.5％的油酸，研磨28-30小时，停机加入小球机研磨的250-300目的待添加粉料，然后继续球磨4小时，过筛得到300-350目的超细粉末，最后将粉末加入到重量为粉末重量10.5％的石蜡液中，制成陶瓷浆料。
(3)将待生产浆料加入低速搅拌机中搅拌24小时，充分除气后通过热压铸工艺成型技术注入不同高铬钢模制成水龙头各部件的毛坯。
(4)将水龙头各部件毛坯埋入排蜡粉中缓慢升温煅烧到1250度进行煅烧排蜡，自然冷却清除排蜡粉后得到陶瓷半成品。
(5)将陶瓷半成品煅烧到1700-1750度的温度以内，自然冷却，得到陶瓷水龙头各部件的素瓷瓷体。
(6)在陶瓷水龙头各部件的素瓷瓷体上粘贴釉花，施釉，再煅烧到1200-1250度的温度以内，自然冷却至常温，即得到氧化铝增韧陶瓷水龙头主体及配件。
实施例2
氧化铝增韧陶瓷水龙头主体及配件的生产方法，包括如下步骤：
(1)选用原材料A：85份煅烧氧化铝、4.5份氧化铝含量为95％的废陶瓷研磨粉；原材料B：6份煅烧滑石、1.2份石英粉、1.5份苏州土、1.3份锆英石、0.5份氧化钇。
(2)将上述原材料分别用不锈钢盘装好放入烘箱加热到120度保温2小时进行烘烤干燥，然后把原材料B放入小球磨机，加入原料重量的0.5％的油酸，研磨20-22小时，过筛得到250-300目的待添加粉料待用；把原材料A放入大球磨机，加入原材料重量的0.5％的油酸，研磨28-30小时，停机加入小球机研磨的250-300目的待添加粉料，然后继续球磨4小时，过筛得到300-350目的超细粉末，最后将粉末加入到重量为粉末重量10.5％的石蜡液中，制成陶瓷浆料。
(3)将待生产浆料加入低速搅拌机中搅拌24小时，充分除气后通过热压铸工艺成型技术注入不同高铬钢模制成水龙头各部件的毛坯。
(4)将水龙头各部件毛坯埋入排蜡粉中缓慢升温煅烧到1250度进行煅烧排蜡，自然冷却清除排蜡粉后得到陶瓷半成品。
(5)将陶瓷半成品煅烧到1600-1650度的温度以内，自然冷却，得到陶瓷水龙头各部件的素瓷瓷体。
(6)在陶瓷水龙头各部件的素瓷瓷体上粘贴釉花，施釉，再煅烧到1200-1250度的温度以内，自然冷却至常温，即得到氧化铝增韧陶瓷水龙头主体及配件。
上述实施例作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。

Claims (2)

1.氧化铝增韧陶瓷水龙头主体及配件的制造工艺，其特征在于，按照以下步骤顺序制造：
(1)选用原材料A：85-90份煅烧氧化铝、3.5-4.5份氧化铝含量为95％的废陶瓷研磨粉；原材料B：2-6份煅烧滑石、1.2份石英粉、1.5份苏州土、1.3份锆英石、0.5份氧化钇；
(2)将上述原材料分别用不锈钢盘装好放入烘箱加热到120度保温2小时进行烘烤干燥，然后把原材料B放入小球磨机，加入原材料重量的0.5％的油酸，研磨20-22小时，过筛得到250-300目的待添加粉料待用；把原材料A放入大球磨机，加入原材料重量的0.5％的油酸，研磨28-30小时，停机加入小球机研磨的250-300目的待添加粉料，然后继续球磨4小时，过筛得到300-350目的超细粉末，最后将粉末加入到重量为粉末重量10.5％的石蜡液中，制成陶瓷浆料；
(3)将待生产浆料加入低速搅拌机中搅拌24小时，充分除气后通过热压铸工艺成型技术注入不同的高铬钢模制成水龙头各部件的毛坯；
(4)将水龙头各部件毛坯埋入排蜡粉中缓慢升温煅烧到1250度进行煅烧排蜡，自然冷却清除排蜡粉后得到陶瓷半成品；
(5)将陶瓷半成品煅烧到1600-1750度的温度以内，自然冷却，得到陶瓷水龙头各部件的素瓷瓷体；
(6)在陶瓷水龙头各部件的素瓷瓷体上粘贴釉花，施釉，再煅烧到1200-1250度的温度以内，自然冷却至常温，即得到氧化铝增韧陶瓷水龙头主体及配件。
2.根据权利要求1所述的氧化铝增韧陶瓷水龙头主体及配件的制造工艺，其特征在于：
一、步骤(1)配方的选用，加入3.5-4.5份氧化铝含量为95％的废陶瓷研磨粉，熟瓷料能减少蜡饼制作中石蜡液的用量，增强陶瓷浆料的流动性，有利于排蜡环节陶瓷坯体中石蜡的排出，减少因毛坯含蜡量高造成排蜡时炸裂，因石蜡含量低，可以减少陶瓷毛坯脱蜡后的孔隙率，降低煅烧时的收缩比，减少陶瓷在高温烧成过程中的变形，能显著提高成品的合格率，熟瓷料的加入减少产品烧成过程的体积变化，使陶瓷产品胎体中产生特定和均匀的晶体结构，提高陶瓷胎体的强度和韧性，清除胎体内部的应力，提高胎体的压应力和抗冲击的强度；2-6份煅烧滑石，有利于陶瓷高温煅烧时降低烧结温度，烧结过程中还能抑制氧化铝陶瓷的晶粒生长，保证氧化铝陶瓷具有等粒微晶结构有明显效果，以及增强陶瓷瓷体的抗酸碱性能；1.3份锆英石、0.5份氧化钇，使氧化铝晶粒基体细化，有利于陶瓷致密性的增加，增强陶瓷瓷体的韧性和强度；
二、步骤(2)，根据原材料硬度不同把配方中的硬度接近的原料分别用不同的球磨机设定合理的研磨时间，尽可能使不同原料的粉料粒度接近，然后再一起研磨，混合均匀并达到粒度均匀的超细粉末，有利于增强陶瓷坯体在排蜡和煅烧高温的过程中，产品各部分都能均匀的收缩，不会因本身结构复杂、体积大，瓷体热膨胀系数有细微差异而炸裂，增强瓷体热稳定性能，明显改进复杂大件氧化铝陶瓷抗裂性能，提高产品合格率；
三、步骤(3)通过热压铸工艺成型技术注入不同高铬钢模制成水龙头各部件的毛坯的过程如下：利用热压铸机将陶瓷浆料注入陶瓷水龙头不同部件的高铬钢模内，钢模温度控制在10-15度内，浆料温度控制在65-75度内，使浆料温度被钢模吸收而硬化成与钢模型腔一致的陶瓷毛坯，其中陶瓷水龙头主体内的进出水通道及各接口螺纹和主体一次成型，为了增强陶瓷的结构性能，控制好瓷体各部分厚度尽量均匀，水龙头出水口悬臂采用镂空结构，进一步增强陶瓷水龙头出水口的结构强度，还能防烫；出水口内水出水口内水道采用笔直水通道，以利于模具的脱离；水口采用斜切口，再镙接陶瓷出水起泡器改变出水的方向，陶瓷主体内冷热水进口采用笔直水道加镙口的形式方便脱模。
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