CN108585501A - 一种强化力学性能的陶瓷熔块的制备方法 - Google Patents

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朱炳霞
倪敏鹤
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/02—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form

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Abstract

本发明公开了一种强化力学性能的陶瓷熔块的制备方法，由碳化钛、五氧化二钒、钛粉、铝粉、石英砂、硅酸锆、钾长石、粘土、硅灰石、碳酸钙等原料制成，其以石英砂、钾长石、粘土等主料经混合熔融制备陶瓷熔块，在基础材料中额外添加复合增强材料，其中利用碳化钛、五氧化二钒等成分通过热压在高温下合成高纯致密的增强材料，提升了材料的强度和硬度，同时氧化铝颗粒的均匀分布细化了复合材料的基体颗粒，提高了其断裂韧性与抗弯强度，在此基础上通过碳酸钙、钛白粉和聚丙烯酸钠混合所得补强成分的加入，优化了各组分的共存稳定性，生产工艺简单，成本低廉，适合工业化规模生产，且具有优异的力学性能，扩展了陶瓷熔块的应用领域，经济价值突出。

Description

一种强化力学性能的陶瓷熔块的制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种强化力学性能的陶瓷熔块的制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展，陶瓷领域也在快速发展，陶瓷的生产离不开釉。釉是指覆盖在陶瓷坯体表面的一层薄薄的玻璃态或玻璃态与结晶态相结合的物质，具有提高制品性能、装饰等作用，按外表特征可分为透明釉、乳浊釉、结晶釉等品种，按原料组成可分为熔块釉、部分熔块釉、生料釉。
熔块釉是将原料先熔融成玻璃液态物质后水淬成颗粒，即熔块，再分级，配料组合成釉料使用。部分熔块釉是将熔块与其他物料混合加水研磨制浆使用的，制成的釉浆具有较稳定的悬浮性和对坯体的良好粘着性。由于熔块釉相对于生料釉具有能够稳定釉料性质、扩大釉烧成范围、提高釉面质量等诸多优点，近年来在釉面陶瓷生产中得到了越来越广泛的应用。
在现有的陶瓷熔块生产工艺中，其原料基本取自工业废料和石材，由于配料的局限性和工艺的老套造成陶瓷熔块性能的单一，仅仅满足了其作为釉料原料使用的基本功能，对于陶瓷本身功能性的改进基本没有，而随着陶瓷领域的不断发展，对陶瓷的力学性能的要求正逐步提高，现有陶瓷熔块已不能满足人们对高性能陶瓷产品的需求，亟待改进。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种强化力学性能的陶瓷熔块的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种强化力学性能的陶瓷熔块的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份称取碳化钛26-30份、五氧化二钒2-5份、钛粉8-10份和铝粉8-10份，混合后放入球磨机中球磨，完成后取出烘干备用；
(2)将步骤(1)所得粉料送入石墨电阻炉中，在1150-1350℃下进行真空热压烧结2-3小时，所得产物随炉冷却到室温备用；
(3)将碳酸钙与水按固液比(2-3)：5g/mL混合并研磨分散，得到悬浊液，再向悬浊液中依次加入钛白粉和聚丙烯酸钠，继续研磨至各组分分散完全，之后将所得浆液干燥，粉碎备用；
(4)将石英砂、硅酸锆、纯碱、钾长石、粘土、硅灰石、镁砂、步骤(2)所得产物、步骤(3)所得产物按质量比(32-35)：(1-4)：(0.5-1)：(8-12)：(5-7)：(3-5)：(1-2)：(2-3)：(0.5-1.5)混合后送入搅拌机中搅拌均匀备用；
(5)将步骤(4)所得混合料加入窑炉中，以5-10℃/分钟的速度加热至1400-1600℃，将混合料熔融为澄清均化的熔体，将熔体水淬后烘干，经粉碎后过50-100目筛，即得本发明陶瓷熔块。
所述步骤(1)中球磨时以300-400转/分钟的速度球磨120-150分钟。
所述步骤(2)中石墨电阻炉的升温速度控制为10-15℃/分钟，热压压力为12-16MPa。
所述步骤(3)中钛白粉和聚丙烯酸钠的加入量分别为悬浊液质量的15-20％和1-2.5％。
所述步骤(4)中石英砂、硅酸锆、纯碱、钾长石、粘土、硅灰石、镁砂、步骤(2)所得产物、步骤(3)所得产物的质量比为35：2：0.5：10：5：4：1：2：0.5。
本发明的优点是：
本发明以石英砂、钾长石、粘土等主料经混合熔融制备陶瓷熔块，在基础材料中额外添加复合增强材料，其中利用碳化钛、五氧化二钒等成分通过热压在1150-1350℃下合成高纯致密的增强材料，通过钒原子的价电子多于钛原子，令钒铝结合键强于钛铝结合键，增加了钛铝层间结合力，从而大幅提升了材料的强度和硬度，同时氧化铝颗粒的均匀分布细化了复合材料的基体颗粒，有效提高了其断裂韧性与抗弯强度，在此基础上通过碳酸钙、钛白粉和聚丙烯酸钠混合所得补强成分的加入，优化了各组分的共存稳定性，令陶瓷熔块整体强度得到改善，本发明生产工艺简单，成本低廉，适合工业化规模生产，同时具有优异的力学性能，扩展了陶瓷熔块的应用领域，经济价值突出。
具体实施方式
一种强化力学性能的陶瓷熔块的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份称取碳化钛27份、五氧化二钒3份、钛粉10份和铝粉10份，混合后放入球磨机中以350转/分钟的速度球磨120分钟，完成后取出烘干备用；
(2)将步骤(1)所得粉料送入石墨电阻炉中，在热压压力为15MPa，以10℃/分钟升温速度在1250℃下进行真空热压烧结3小时，所得产物随炉冷却到室温备用；
(3)将碳酸钙与水按固液比2：5g/mL混合并研磨分散，得到悬浊液，再向悬浊液中依次加入钛白粉和聚丙烯酸钠，钛白粉和聚丙烯酸钠的加入量分别为悬浊液质量的18％和1.5％，继续研磨至各组分分散完全，之后将所得浆液干燥，粉碎备用；
(4)将石英砂、硅酸锆、纯碱、钾长石、粘土、硅灰石、镁砂、步骤(2)所得产物、步骤(3)所得产物按质量比35：2：0.5：10：5：4：1：2：0.5混合后送入搅拌机中搅拌均匀备用；
(5)将步骤(4)所得混合料加入窑炉中，以8℃/分钟的速度加热至1500℃，将混合料熔融为澄清均化的熔体，将熔体水淬后烘干，经粉碎后过80目筛，即得本发明陶瓷熔块。

Claims (5)

1.一种强化力学性能的陶瓷熔块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量份称取碳化钛26-30份、五氧化二钒2-5份、钛粉8-10份和铝粉8-10份，混合后放入球磨机中球磨，完成后取出烘干备用；
(2)将步骤(1)所得粉料送入石墨电阻炉中，在1150-1350℃下进行真空热压烧结2-3小时，所得产物随炉冷却到室温备用；
(3)将碳酸钙与水按固液比(2-3)：5g/mL混合并研磨分散，得到悬浊液，再向悬浊液中依次加入钛白粉和聚丙烯酸钠，继续研磨至各组分分散完全，之后将所得浆液干燥，粉碎备用；
(4)将石英砂、硅酸锆、纯碱、钾长石、粘土、硅灰石、镁砂、步骤(2)所得产物、步骤(3)所得产物按质量比(32-35)：(1-4)：(0.5-1)：(8-12)：(5-7)：(3-5)：(1-2)：(2-3)：(0.5-1.5)混合后送入搅拌机中搅拌均匀备用；
(5)将步骤(4)所得混合料加入窑炉中，以5-10℃/分钟的速度加热至1400-1600℃，将混合料熔融为澄清均化的熔体，将熔体水淬后烘干，经粉碎后过50-100目筛，即得本发明陶瓷熔块。
2.根据权利要求1所述的强化力学性能的陶瓷熔块的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中球磨时以300-400转/分钟的速度球磨120-150分钟。
3.根据权利要求1所述的强化力学性能的陶瓷熔块的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中石墨电阻炉的升温速度控制为10-15℃/分钟，热压压力为12-16MPa。
4.根据权利要求1所述的强化力学性能的陶瓷熔块的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中钛白粉和聚丙烯酸钠的加入量分别为悬浊液质量的15-20％和1-2.5％。
5.根据权利要求1所述的强化力学性能的陶瓷熔块的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中石英砂、硅酸锆、纯碱、钾长石、粘土、硅灰石、镁砂、步骤(2)所得产物、步骤(3)所得产物的质量比为35：2：0.5：10：5：4：1：2：0.5。
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