CN108793990B - 一种耐冷、耐热性强的陶瓷制品及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及陶瓷制备技术领域，具体涉及一种耐冷、耐热性强的陶瓷制品及其制备工艺，包括坯体、隔热层以及釉料，所述坯体包括：橄榄岩42份、木质素磺酸钠8份、石英13份、粘土15份、辉钼矿26份、助熔料15份、锂辉石20份、莫来石13份、钠长石11份、硅酸钙9份；所述隔热层包括：玻璃纤维粉22份、岩棉粉15份、硅酸钠9份、六偏磷酸钠3份；所述釉料包括：莫来石23份、高岭土35份、锂辉石15份、钾长石17份、粘土7份。其制备工艺包括以下步骤：配料；拉坯；素烧；涂覆隔热层；上釉；烧成。本发明工艺所生产陶瓷制品具有机械强度高、抗热震性强的优点。

Description

一种耐冷、耐热性强的陶瓷制品及其制备工艺
技术领域
本发明涉及陶瓷制备技术领域，具体涉及一种耐冷、耐热性强的陶瓷制品及其制备工艺。
背景技术
陶瓷行业是我国最古老的行业之一，最早可以追溯到8000年前。远在唐宋时期，制备陶瓷技术已经相对比较成熟了，并且形成了一定的生产规模，其中，宋代的五大名窑产品更是闻名于世，陶瓷器作为商品开始批量销售到海外。目前，日用陶瓷仍然是最主要的轻工业出口产品。以深圳地区为例，能出口日用陶瓷制品到欧洲的陶瓷企业共有14家，率值大约2000万美元。虽然这类商品的出口额历年呈上升趋势，但竞争优势已经不是很明显了。在整体国际市场上，中国陶瓷企业出口的产品多销售于低端市场，而且缺乏国际知名品牌。究其原因为国内陶瓷制品釉面不够光滑、整体做工粗糙等，这主要归因于国内陶瓷制品过于侧重产品的白度。基于此，即使优良的瓷质，在提高白度的基础上也会致使陶瓷制品的变形大、釉面不光洁，并且热稳定性会显著降低。当今国际市场对白度的要求并不高，相反，机械强度、釉面硬度和耐热耐冷急变性能才是陶瓷制品优劣的检测标准。
陶瓷制品多是由硅酸盐原料组成的不均匀材料，它的机械强度多取决于其烧成之后的微观结构，包括制品中含有的气孔大小、晶体性质、数量大小、颗粒取向及其分布情况等。耐热、耐冷急变性能是日用陶瓷制品重要的安全使用性能指标，它直接影响陶瓷制品的使用寿命。随着餐饮业及家庭生活需要的发展，为了适应自动化洗涤和高温快速消毒并且能重复多次使用的要求，提高陶瓷制品的耐热性以及耐冷性显得非常有必要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耐冷、耐热性强的陶瓷制品及其制备工艺。本发明工艺所生产陶瓷制品具有机械强度高、抗热震性强的优点。
一种耐冷、耐热性强的陶瓷制品，包括坯体、隔热层以及釉料，所述坯体由以下重量份的原料组成：橄榄岩35-48份、木质素磺酸钠5-12份、石英12-14份、粘土13-16份、辉钼矿22-28份、助熔料14-18份、锂辉石18-22份、莫来石10-15份、钠长石9-12份，其中，木质素磺酸钠的制备方法为：将亚硫酸盐废液用碱性溶液中和，经生物发酵去除糖类物质，蒸发烘干成粉状减水剂；所述隔热层由以下重量份的原料组成：玻璃纤维粉18-26份、岩棉粉14-17份、硅酸钠8-12份、六偏磷酸钠2-3份；所述釉料由以下重量份的原料组成：莫来石20-25份、高岭土30-38份、锂辉石14-16份、钾长石12-20份、粘土5-8份。
进一步地，包括坯体、隔热层以及釉料，所述坯体由以下重量份的原料组成：橄榄岩42份、木质素磺酸钠8份、石英13份、粘土15份、辉钼矿26份、助熔料15份、锂辉石20份、莫来石13份、钠长石11份、硅酸钙9份；所述隔热层由以下重量份的原料组成：玻璃纤维粉22份、岩棉粉15份、硅酸钠9份、六偏磷酸钠3份；所述釉料由以下重量份的原料组成：莫来石23份、高岭土35份、锂辉石15份、钾长石17份、粘土7重量份。
进一步地，所述助溶料由氧化钠、氧化钙以及硅酸钠按照重量比为3:5:2的比例混合而成。
本发明还提供一种制备所述耐冷、耐热性强的陶瓷制品的工艺，包括以下步骤：
步骤1、按照重量份称取坯体原料粉碎后放入球磨机中混合，加入坯料总重量份的50％-55％水，球磨16-20h后通过万孔筛，筛余量为3％-7％，得到坯体浆料；
步骤2、将步骤1所得坯体浆料压滤脱水成泥饼，使得泥饼中的含水量少于18％，将泥饼塑造成型，晾干6-10h后得到素坯；
步骤3、将步骤2得到的素坯放入窑炉中素烧2.5-4h，素烧温度为800-900℃，冷却后出窑，得到素胎；
步骤4、按照重量份称取隔热层原料粉碎后放入球磨机中混合，加入保温层原料总重量20％-35％的水，球磨5-9h后得到隔热层浆料，将隔热层浆料涂覆于所述素胎表面，隔热层厚度为0.68-1.25mm，晾干3-5h；
步骤5、按照重量份称取釉料原料粉碎后放入球磨机中混合，加入釉料原料总重量60％-70％的水，球磨14-18h后通过万孔筛，筛余量为4％-6％，得到釉料浆料，使用釉料浆料对步骤4得到的涂覆了隔热层的素胎进行上釉，釉层厚度为0.21-0.24mm，晾干5-8h；
步骤6、将步骤5得到的上釉后的素胎放入窑炉中烧成20-32h，烧成温度为1250-1340℃，得到耐冷、耐热性强的陶瓷制品。
进一步地，所述步骤2、步骤4以及步骤5中进行晾干的条件为：温度为35-48℃，湿度为10％-20％。
有益效果
本发明的有益效果如下：
（1）、本发明采用橄榄岩、辉钼矿、石英、锂辉石、莫来石、钠长石来作为坯体的主要原料，橄榄岩中除了含有氧化硅、氧化铁、氧化镁等化合物之外还含量大量的镍元素，镍似银白色、硬而有延展性，具有良好的可塑性和抗腐蚀性，它与辉钼矿中大量含有的钼元素都具有高温强度好，热膨胀系数小的特点，是耐热产品的理想材料，可大幅度提升陶瓷制品的耐热性能；莫来石本身就被用作高温耐热材料，其耐热性能十分优异，熔融温度能达到1910℃；锂辉石既能作为助熔剂，其与钠长石混合制成的陶瓷吸水率低，使得烧成温度降低从而增加坯体强度，又可以降低陶瓷热膨胀系数，提高陶瓷抗热振性；本发明采用重量比为3:5:2的氧化钠、氧化钙与硅酸钠作为助熔料，在进行高温烧成陶瓷制品的过程中，氧化钠与氧化钙将坯体的初始烧结温度降低，提升烧成陶瓷的机械强度，使坯体不易开裂变形，从而提升烧成率；木质素磺酸钠既能作为减水剂降低坯体中的含水量，减少坯体烧制后的空隙率，从而提高坯体的耐热性能，又能作为分散剂，使坯体原料分散更均匀，改善其流动性，减少坯体空隙率。
（2）、本发明在坯体与釉料之间增加了一层隔热层，能够有效的起到隔热保温的作用，使陶瓷制品在外界温度剧烈波动下依然能保存完好，隔热层以玻璃纤维粉、岩棉粉、硅酸钠以及六偏磷酸钠作为原料，玻璃纤维粉耐热性、抗腐蚀性好，机械强度高，与岩棉粉都具有低孔隙率的结构，使得导热率较低，可以作为优质的绝热材料；硅酸钠强度高、耐热性能好，其硬化后形成的二氧化硅网状骨架，在高温下强度下降很小，当与玻璃纤维粉混合配制时，耐热温度可达到1000℃；六偏磷酸钠和硅酸钠共同作为粘性剂，使隔热层能够牢固地连接坯体与坯釉，在高温烧成时依然能保持其稳定的粘结作用。
（3）、本发明采用万孔筛，筛余量为3％-7％与万孔筛，筛余量为4％-6％分别对坯体浆料与釉料浆料过筛，目的是控制陶瓷制品原料的细度，原料细度对陶瓷制品的耐热性有着显著的影响。细度越高，则其活性就越高，比表面积就越大，可以降低反应温度，烧成时反应就比较彻底。从而生成更多分布均匀、热膨胀系数较低的低膨胀晶体，耐热性也就越好，但原料细度也不是越高越好，颗粒过粗，则部分较粗颗粒将破坏产品的微观结构，使得产品抗张强度明显下降，同时也带来泥料成型性能、釉面质量的下降；本发明采用1250-1340℃的烧成温度，这样既能保证坯胎充分反应，提高坯体致密度和强度，同时也不会因温度过高导致坯体中的玻璃相明显增多，而导致侵蚀低膨胀晶体相而使陶瓷制品热膨胀系数提高，且烧成温度也不会过低，避免造成坯体生烧，导致坯体的强度低，吸水率大，耐热性能差。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种耐冷、耐热性强的陶瓷制品，包括坯体、隔热层以及釉料，所述坯体由以下重量份的原料组成：橄榄岩35份、木质素磺酸钠5份、石英12份、粘土13份、辉钼矿22-28份、助熔料14份、锂辉石18份、莫来石10份、钠长石9份，所述助溶料由氧化钠、氧化钙以及硅酸钠按照重量比为3:5:2的比例混合而成；所述隔热层由以下重量份的原料组成：玻璃纤维粉18份、岩棉粉14份、硅酸钠8份、六偏磷酸钠2份；所述釉料由以下重量份的原料组成：莫来石20份、高岭土30份、锂辉石14份、钾长石12份、粘土5份。
本实施例还提供一种制备所述耐冷、耐热性强的陶瓷制品的工艺，包括以下步骤：
步骤1、按照重量份称取坯体原料粉碎后放入球磨机中混合，加入坯料总重量份的50％水，球磨16h后通过万孔筛，筛余量为3％，得到坯体浆料；
步骤2、将步骤1所得坯体浆料压滤脱水成泥饼，使得泥饼中的含水量少于18％，将泥饼塑造成型，在温度为35℃，湿度为10％条件下晾干6h后得到素坯；
步骤3、将步骤2得到的素坯放入窑炉中素烧2.5h，素烧温度为800℃，冷却后出窑，得到素胎；
步骤4、按照重量份称取隔热层原料粉碎后放入球磨机中混合，加入保温层原料总重量20％的水，球磨5h后得到隔热层浆料，将隔热层浆料涂覆于所述素胎表面，隔热层厚度为0.68mm，在温度为35℃，湿度为10％条件下晾干3h；
步骤5、按照重量份称取釉料原料粉碎后放入球磨机中混合，加入釉料原料总重量60％的水，球磨14h后通过万孔筛，筛余量为4％，得到釉料浆料，使用釉料浆料对步骤4得到的涂覆了隔热层的素胎进行上釉，釉层厚度为0.21mm，在温度为35℃，湿度为10％条件下晾干5h；
步骤6、将步骤5得到的上釉后的素胎放入窑炉中烧成20h，烧成温度为1250℃，得到耐冷、耐热性强的陶瓷制品。
实施例2
一种耐冷、耐热性强的陶瓷制品，包括坯体、隔热层以及釉料，所述坯体由以下重量份的原料组成：橄榄岩42份、木质素磺酸钠9份、石英13份、粘土15份、辉钼矿26份、助熔料16份、锂辉石20份、莫来石13份、钠长石10份，所述助溶料由氧化钠、氧化钙以及硅酸钠按照重量比为3:5:2的比例混合而成；所述隔热层由以下重量份的原料组成：玻璃纤维粉23份、岩棉粉15份、硅酸钠11份、六偏磷酸钠2份；所述釉料由以下重量份的原料组成：莫来石23份、高岭土34份、锂辉石15份、钾长石17份、粘土7份。
本实施例还提供一种制备所述耐冷、耐热性强的陶瓷制品的工艺，包括以下步骤：
步骤1、按照重量份称取坯体原料粉碎后放入球磨机中混合，加入坯料总重量份的53％水，球磨18h后通过万孔筛，筛余量为5％，得到坯体浆料；
步骤2、将步骤1所得坯体浆料压滤脱水成泥饼，使得泥饼中的含水量少于18％，将泥饼塑造成型，在温度为43℃，湿度为15％条件下晾干8h后得到素坯；
步骤3、将步骤2得到的素坯放入窑炉中素烧3h，素烧温度为850℃，冷却后出窑，得到素胎；
步骤4、按照重量份称取隔热层原料粉碎后放入球磨机中混合，加入保温层原料总重量27％的水，球磨7h后得到隔热层浆料，将隔热层浆料涂覆于所述素胎表面，隔热层厚度为0.92mm，在温度为41℃，湿度为15％条件下晾干4h；
步骤5、按照重量份称取釉料原料粉碎后放入球磨机中混合，加入釉料原料总重量65％的水，球磨16h后通过万孔筛，筛余量为5％，得到釉料浆料，使用釉料浆料对步骤4得到的涂覆了隔热层的素胎进行上釉，釉层厚度为0.23mm，在温度为42℃，湿度为15％条件下晾干7h；
步骤6、将步骤5得到的上釉后的素胎放入窑炉中烧成26h，烧成温度为1285℃，得到耐冷、耐热性强的陶瓷制品。
实施例3
一种耐冷、耐热性强的陶瓷制品，包括坯体、隔热层以及釉料，所述坯体由以下重量份的原料组成：橄榄岩48份、木质素磺酸钠12份、石英14份、粘土16份、辉钼矿28份、助熔料18份、锂辉石22份、莫来石15份、钠长石12份，所述助溶料由氧化钠、氧化钙以及硅酸钠按照重量比为3:5:2的比例混合而成；所述隔热层由以下重量份的原料组成：玻璃纤维粉26份、岩棉粉17份、硅酸钠12份、六偏磷酸钠3份；所述釉料由以下重量份的原料组成：莫来石25份、高岭土38份、锂辉石16份、钾长石20份、粘土8份。
本实施例还提供一种制备所述耐冷、耐热性强的陶瓷制品的工艺，包括以下步骤：
步骤1、按照重量份称取坯体原料粉碎后放入球磨机中混合，加入坯料总重量份的55％水，球磨20h后通过万孔筛，筛余量为7％，得到坯体浆料；
步骤2、将步骤1所得坯体浆料压滤脱水成泥饼，使得泥饼中的含水量少于18％，将泥饼塑造成型，在温度为48℃，湿度为20％条件下晾干10h后得到素坯；
步骤3、将步骤2得到的素坯放入窑炉中素烧4h，素烧温度为900℃，冷却后出窑，得到素胎；
步骤4、按照重量份称取隔热层原料粉碎后放入球磨机中混合，加入保温层原料总重量35％的水，球磨9h后得到隔热层浆料，将隔热层浆料涂覆于所述素胎表面，隔热层厚度为1.25mm，在温度为48℃，湿度为20％条件下晾干5h；
步骤5、按照重量份称取釉料原料粉碎后放入球磨机中混合，加入釉料原料总重量70％的水，球磨18h后通过万孔筛，筛余量为6％，得到釉料浆料，使用釉料浆料对步骤4得到的涂覆了隔热层的素胎进行上釉，釉层厚度为0.24mm，在温度为48℃，湿度为20％条件下晾干8h；
步骤6、将步骤5得到的上釉后的素胎放入窑炉中烧成32h，烧成温度为1340℃，得到耐冷、耐热性强的陶瓷制品。
对比例1
对比例1与实施例2的原料配方与制备方法相同，不同之处在于对比例1坯体原料中橄榄石与辉钼矿换成了高岭土。
对比例2
对比例1与实施例2的原料配方与制备方法相同，不同之处在于对比例2中没有隔热层。
通过对实施例1-实施例3以及对比例1和对比例2所制成的陶瓷制品分别进硬度和热稳定性测试，测试方法如下：
硬度测试：使用金刚石压头加载压入法，测试维氏硬度，即用对角面为136°的金刚石四棱椎体做压头，在9.807~490.3（1~50kgf）的载荷作用下，压入陶瓷表面，保持一定时间后卸除载荷，材料表面便留下一个压痕，测量压痕对角线的长度和压痕面积，求出单位面积上承受的载荷——应力，即维氏硬度HV，数值越高，硬度越大。
热稳定性测试：取5片白陶瓷制品碎片作为试样，置于280℃条件下保温300分钟，保温结束后取出试样并进行核算，在15s内急速投入温度为20℃的水中，浸泡10分钟，其中，水的重量与试样重量之比为8：1，水面高出试样25mm，取出试样用布揩干，涂上红色墨水，检查有无裂纹，24 h后再复查一次，产生裂纹越少，试样的热稳定性越好。
测试结果如下表1所示：
Figure 974678DEST_PATH_IMAGE001
从上表1可以看实施例2各项检测数值均最好，为最优实施例。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (5)

1.一种耐冷、耐热性强的陶瓷制品，其特征在于，包括坯体、隔热层以及釉料，所述坯体由以下重量份的原料组成：橄榄岩35-48份、木质素磺酸钠5-12份、石英12-14份、粘土13-16份、辉钼矿22-28份、助熔料14-18份、锂辉石18-22份、莫来石10-15份、钠长石9-12份；所述隔热层由以下重量份的原料组成：玻璃纤维粉18-26份、岩棉粉14-17份、硅酸钠8-12份、六偏磷酸钠2-3份；所述釉料由以下重量份的原料组成：莫来石20-25份、高岭土30-38份、锂辉石14-16份、钾长石12-20份、粘土5-8份。
2.根据权利要求1所述的一种耐冷、耐热性强的陶瓷制品，其特征在于，包括坯体、隔热层以及釉料，所述坯体由以下重量份的原料组成：橄榄岩42份、木质素磺酸钠8份、石英13份、粘土15份、辉钼矿26份、助熔料15份、锂辉石20份、莫来石13份、钠长石11份、硅酸钙9份；所述隔热层由以下重量份的原料组成：玻璃纤维粉22份、岩棉粉15份、硅酸钠9份、六偏磷酸钠3份；所述釉料由以下重量份的原料组成：莫来石23份、高岭土35份、锂辉石15份、钾长石17份、粘土7份。
3.根据权利要求1或2所述的一种耐冷、耐热性强的陶瓷制品，其特征在于，所述助熔料由氧化钠、氧化钙以及硅酸钠按照重量比为3:5:2的比例混合而成。
4.一种制备权利要求1或2所述耐冷、耐热性强的陶瓷制品的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、按照重量份称取坯体原料粉碎后放入球磨机中混合，加入坯料总重量份的50%-55％水，球磨16-20h后通过万孔筛，筛余量为3％-7％，得到坯体浆料；
步骤2、将步骤1所得坯体浆料压滤脱水成泥饼，使得泥饼中的含水量少于18％，将泥饼塑造成型，晾干6-10h后得到素坯；
步骤3、将步骤2得到的素坯放入窑炉中素烧2.5-4h，素烧温度为800-900℃，冷却后出窑，得到素胎；
步骤4、按照重量份称取隔热层原料粉碎后放入球磨机中混合，加入保温层原料总重量20%-35％的水，球磨5-9h后得到隔热层浆料，将隔热层浆料涂覆于所述素胎表面，隔热层厚度为0.68-1.25mm，晾干3-5h；
步骤5、按照重量份称取釉料原料粉碎后放入球磨机中混合，加入釉料原料总重量60%-70％的水，球磨14-18h后通过万孔筛，筛余量为4％-6％，得到釉料浆料，使用釉料浆料对步骤4得到的涂覆了隔热层的素胎进行上釉，釉层厚度为0.12-0.24mm，晾干5-8h；
步骤6、将步骤5得到的上釉后的素胎放入窑炉中烧成20-32h，烧成温度为1250-1340℃，得到耐冷、耐热性强的陶瓷制品。
5.根据权利要求4所述的一种耐冷、耐热性强的陶瓷制品的制备工艺，其特征在于，所述步骤2、步骤4以及步骤5中进行晾干的条件为：温度为35-48℃，湿度为10％-20％。
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