CN109020528B - 一种低温高耐热全瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种低温高耐热全瓷及其制备方法，一种低温高耐热全瓷，包括坯体和釉料，坯体包括以下重量份的原料：澳大利亚锂辉石、德化石英绢云母岩、德化高岭土、德化紫木节土、膨润土、海泡石、硅微粉、氮化硅、氮化硼，通过对坯体配方组成的改良，以锂辉石、德化石英绢云母岩、紫木节土、海泡石、硅微粉、膨润土、高岭土为主料，以氮化硅、氮化硼为辅料，使制备的瓷器的耐热性能可达980℃，且在980‑20℃的水中热交换一次不开裂。

Description

一种低温高耐热全瓷及其制备方法
技术领域
本发明属于日用瓷器制备领域，具体设计一种低温高耐热全瓷机及其制备方法。
背景技术
耐热陶瓷是指在一定的温度内空载干烧，陶瓷材料不出现炸裂现象，现有的一般耐热陶瓷的耐热温度通常只能达到400-600℃，消费者在使用该类陶瓷制品时，常常食材快熟了，陶瓷制品也就裂了，不但浪费食材，也具有极大的安全隐患。
为了解决上述问题，中国专利文献CN 108002810 A公开了了一种引入德化紫木节土制备的高耐热全瓷及其制造工艺，该高耐热全瓷通过对配方组成的改良，生产了一种耐热性能可达800℃，可耐800-20℃水中热交换一次不炸裂的高耐热全瓷，以锂辉石和德化紫木节土为主要原料，锂辉石是低膨胀材料，是耐热陶瓷的主要材料，但锂辉石硬度高、比重大，添加量大易沉淀，导致泥浆的塑性差和粘性小，难于注浆成型，而德化紫木节土含有丰富的有机腐植酸，能大大增加泥浆塑性，粘性、悬浮和流动性，可将锂辉石的含量增加至60％，而不至于沉淀，通过锂辉石和德化紫木节土的配合可生产处高耐热瓷器，但是该高耐热瓷器的烧成温度高，资源能耗过大，生产成本高，有待进一步改进。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种烧成温度低的低温高耐热全瓷，另一目的是提供一种制备上述低温高耐热全瓷的方法。
本发明采用如下技术方案：
一种低温高耐热全瓷，其特征在于：包括坯体和釉料；
所述坯体包括以下重量份的原料：澳大利亚锂辉石50-60份、德化石英绢云母岩8-12份、德化高岭土18-22份、德化紫木节土15-25份、膨润土12-18份、海泡石10-15份、硅微粉6-10份、氮化硅4-6份、氮化硼2-4份；
所述釉料包括以下重量份的原料：澳大利亚锂辉石25-35份、德化石英绢云母岩8-12份、滑石12-18份、德化紫木节土15-20份、红页岩10-14份、低温砂8-12份、低温砂8-12份、透辉石6-10份、氮化硅4-6份、氧化硼1-3份、二氧化钛1-3份、分散剂2-4份。
进一步的，所述分散剂为羧甲基纤维素钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠、硅酸钠、硬脂酸镁中的一种或多种。
进一步的，所述澳大利亚锂辉石中LiO2的含量大于等于7.5％。
以上任一项所述的一种低温高耐热全瓷的制备方法，包括如下步骤：
(1)按坯体和釉料原料配方称重配料，原料分别粉碎、混合、湿法球磨，制得坯浆和釉浆；
(2)将步骤(1)制得的坯浆原料制成陶瓷坯体；
(3)将陶瓷坯体置于窑炉中，在420-450℃下素烧2-3h，制得陶瓷素坯；
(4)在陶瓷素坯表面施釉浆；
(5)待陶瓷素坯表面的釉浆干燥后放入窑炉中，在氧化氛围下烧制成型，烧成温度为1110-1130℃。
进一步的，所述步骤(5)中烧成控制如下：
低温阶段：窑炉内由常温以3-4℃/min升至290-310℃，烧窑时间50-70min；
分解氧化阶段：窑炉内以2-3℃/min升温至945-955℃，烧窑时间2.5-3.5小时；
高温烧成阶段：窑炉内以1-2℃/min升温至1110-1130℃，烧窑时间3.5-4.5小时；
自然冷却阶段：窑炉内冷却至室温，冷却时间延长至10小时以上。
进一步的，所述坯浆湿法球磨时，原料在球磨机中湿法研磨22-24小时，研磨介质为水，原料：球：水＝1:1.2-1.5:1-1.2。
进一步的，所述釉浆湿法球磨时，原料在球磨机中湿法研磨36-40小时，研磨介质为水，原料：球：水＝1:1.5-1.7:1-1.2。
进一步的，所述釉浆的浓度为50-60波美度。
进一步的，所述陶瓷素坯的施釉方式为浸釉或喷釉。
进一步的，所述釉料的厚度为0.6-0.8mm。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过对坯体配方组成的改良，以锂辉石、德化石英绢云母岩、紫木节土、海泡石、硅微粉、膨润土、高岭土为主料，以氮化硅、氮化硼为辅料，使制备的瓷器的耐热性能可达980℃，且在980-20℃的水中热交换一次不开裂，其中，锂辉石是低膨胀材料，是耐热陶瓷的主要材料，但锂辉石硬度高、比重大，添加量大易沉淀，导致泥浆的塑性差和粘性小，难于注浆成型；德化紫木节土含有丰富的有机腐植酸，能大大增加泥浆塑性，粘性、悬浮和流动性，可将锂辉石的含量增加至60％，而不至于沉淀；海泡石收缩率低、可塑性高、具有极高的热稳定性，耐高温性可达1500-1700℃，通过与紫木节土和锂辉石配合，可大大提高瓷器的耐热性能；德化石英绢云母岩和硅微粉也是较低膨胀材料，因此可生产出热膨胀系数低的瓷器，保证瓷器使用时不易开裂；坯体原料中包括有膨润土，可降低坯体的烧成温度，减少能耗；
釉料中以锂辉石、德化石英绢云母岩、德化紫木节土滑石、低温砂、透辉石和红页岩为主料，以氮化硅、氧化硼和二氧化钛为辅料，使制得的釉料的耐热性能好，热稳定性高，且所需的烧成温度低，其中锂辉石、紫木节土、红页岩，氮化硅和氧化硼可保证使釉料具有较好的耐热性能和热稳定性，保证施釉后的瓷器的耐热性能和热稳定性，低温砂和透辉石可大大降低釉料的烧成温度，减少能耗，降低生产成本。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
一种低温高耐热全瓷，其特征在于：包括坯体和釉料。
坯体包括以下重量份的原料：澳大利亚锂辉石50-60份、德化石英绢云母岩8-12份、德化高岭土18-22份、德化紫木节土15-25份、膨润土12-18份、海泡石10-15份、硅微粉6-10份、氮化硅4-6份、氮化硼2-4份。
釉料包括以下重量份的原料：澳大利亚锂辉石25-35份、德化石英绢云母岩8-12份、滑石12-18份、德化紫木节土15-20份、红页岩10-14份、低温砂8-12份、低温砂8-12份、透辉石6-10份、氮化硅4-6份、氧化硼1-3份、二氧化钛1-3份、分散剂2-4份。
具体的，分散剂为分散剂为羧甲基纤维素钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠、硅酸钠、硬脂酸镁中的一种或多种。
澳大利亚锂辉石中LiO2的含量大于等于7.5％。
一种低温高耐热全瓷的制备方法，包括如下步骤：
(1)按坯体和釉料原料配方称重配料，原料分别粉碎、混合、湿法球磨，制得坯浆和釉浆；
(2)将步骤(1)制得的坯浆原料制成陶瓷坯体；
(3)将陶瓷坯体置于窑炉中，在420-450℃下素烧2-3h，制得陶瓷素坯；
(4)在陶瓷素坯表面施釉浆；
(5)待陶瓷素坯表面的釉浆干燥后放入窑炉中，在氧化氛围下烧制成型，烧成温度为1110-1130℃，具体的，烧成控制如下：
低温阶段：窑炉内由常温以3-4℃/min升至290-310℃，烧窑时间50-70min；
分解氧化阶段：窑炉内以2-3℃/min升温至945-955℃，烧窑时间2.5-3.5小时；
高温烧成阶段：窑炉内以1-2℃/min升温至1110-1130℃，烧窑时间3.5-4.5小时；
自然冷却阶段：窑炉内冷却至室温，冷却时间延长至10小时以上。
具体的，坯浆湿法球磨时，原料在球磨机中湿法研磨22-24小时，研磨介质为水，原料：球：水＝1:1.2-1.5:1-1.2。
釉浆湿法球磨时，原料在球磨机中湿法研磨36-40小时，研磨介质为水，原料：球：水＝1:1.5-1.7:1-1.2。
釉浆的浓度为50-60波美度。
陶瓷素坯的施釉方式为浸釉或喷釉。
釉料的厚度为0.6-0.8mm。
实施例1
一种低温高耐热全瓷，其特征在于：包括坯体和釉料。
坯体包括以下重量份的原料：澳大利亚锂辉石50份、德化石英绢云母岩12份、德化高岭土18份、德化紫木节土25份、膨润土12份、海泡石10份、硅微粉10份、氮化硅6份、氮化硼2份。
釉料包括以下重量份的原料：澳大利亚锂辉石35份、德化石英绢云母岩8份、滑石12份、德化紫木节土20份、红页岩10份、低温砂12份、低温砂8份、透辉石6份、氮化硅6份、氧化硼3份、二氧化钛1份、羧甲基纤维素钠2份。
澳大利亚锂辉石中LiO2的含量大于等于7.5％。
一种低温高耐热全瓷的制备方法，包括如下步骤：
(1)按坯体和釉料原料配方称重配料，原料分别粉碎、混合、湿法球磨，制得坯浆和釉浆；
(2)将步骤(1)制得的坯浆原料制成陶瓷坯体；
(3)将陶瓷坯体置于窑炉中，在450℃下素烧2h，制得陶瓷素坯；
(4)在陶瓷素坯表面施釉浆；
(5)待陶瓷素坯表面的釉浆干燥后放入窑炉中，在氧化氛围下烧制成型，烧成温度为1110℃，具体的，烧成控制如下：
低温阶段：窑炉内由常温以3℃/min升至290℃，烧窑时间70min；
分解氧化阶段：窑炉内以3℃/min升温至955℃，烧窑时间2.5小时；
高温烧成阶段：窑炉内以1℃/min升温至1110℃，烧窑时间4.5小时；
自然冷却阶段：窑炉内冷却至室温，冷却时间延长至10小时以上。
具体的，坯浆湿法球磨时，原料在球磨机中湿法研磨24小时，研磨介质为水，原料：球：水＝1:1.5:1。
釉浆湿法球磨时，原料在球磨机中湿法研磨36小时，研磨介质为水，原料：球：水＝1:1.5:1.2。
釉浆的浓度为50波美度。
陶瓷素坯的施釉方式为浸釉或喷釉。
釉料的厚度为0.8mm。
实施例2
一种低温高耐热全瓷，其特征在于：包括坯体和釉料。
坯体包括以下重量份的原料：澳大利亚锂辉石60份、德化石英绢云母岩8份、德化高岭土22份、德化紫木节土15份、膨润土18份、海泡石15份、硅微粉6份、氮化硅4份、氮化硼4份。
釉料包括以下重量份的原料：澳大利亚锂辉石25份、德化石英绢云母岩12份、滑石18份、德化紫木节土15份、红页岩14份、低温砂8份、低温砂12份、透辉石10份、氮化硅4份、氧化硼1份、二氧化钛3份、六偏磷酸钠1份、硅酸钠2份、硬脂酸镁1份。
澳大利亚锂辉石中LiO2的含量大于等于7.5％。
一种低温高耐热全瓷的制备方法，包括如下步骤：
(1)按坯体和釉料原料配方称重配料，原料分别粉碎、混合、湿法球磨，制得坯浆和釉浆；
(2)将步骤(1)制得的坯浆原料制成陶瓷坯体；
(3)将陶瓷坯体置于窑炉中，在420℃下素烧3h，制得陶瓷素坯；
(4)在陶瓷素坯表面施釉浆；
(5)待陶瓷素坯表面的釉浆干燥后放入窑炉中，在氧化氛围下烧制成型，烧成温度为1130℃，具体的，烧成控制如下：
低温阶段：窑炉内由常温以4℃/min升至310℃，烧窑时间50min；
分解氧化阶段：窑炉内以2℃/min升温至945℃，烧窑时间3.5小时；
高温烧成阶段：窑炉内以2℃/min升温至1130℃，烧窑时间3.5小时；
自然冷却阶段：窑炉内冷却至室温，冷却时间延长至10小时以上。
具体的，坯浆湿法球磨时，原料在球磨机中湿法研磨22小时，研磨介质为水，原料：球：水＝1:1.2:1.2。
釉浆湿法球磨时，原料在球磨机中湿法研磨40小时，研磨介质为水，原料：球：水＝1:1.7:1。
釉浆的浓度为60波美度。
陶瓷素坯的施釉方式为浸釉或喷釉。
釉料的厚度为0.6mm。
实施例3
一种低温高耐热全瓷，其特征在于：包括坯体和釉料。
坯体包括以下重量份的原料：澳大利亚锂辉石55份、德化石英绢云母岩10份、德化高岭土20份、德化紫木节土20份、膨润土15份、海泡石12份、硅微粉8份、氮化硅5份、氮化硼3份。
釉料包括以下重量份的原料：澳大利亚锂辉石30份、德化石英绢云母岩10份、滑石15份、德化紫木节土18份、红页岩12份、低温砂10份、低温砂10份、透辉石8份、氮化硅5份、氧化硼2份、二氧化钛2份、羧甲基纤维素钠0.5份、聚丙烯酸钠2份、硅酸钠0.5份。
澳大利亚锂辉石中LiO2的含量大于等于7.5％。
一种低温高耐热全瓷的制备方法，包括如下步骤：
(1)按坯体和釉料原料配方称重配料，原料分别粉碎、混合、湿法球磨，制得坯浆和釉浆；
(2)将步骤(1)制得的坯浆原料制成陶瓷坯体；
(3)将陶瓷坯体置于窑炉中，在435℃下素烧2.5h，制得陶瓷素坯；
(4)在陶瓷素坯表面施釉浆；
(5)待陶瓷素坯表面的釉浆干燥后放入窑炉中，在氧化氛围下烧制成型，烧成温度为1120℃，具体的，烧成控制如下：
低温阶段：窑炉内由常温以3.5℃/min升至300℃，烧窑时间60min；
分解氧化阶段：窑炉内以2.5℃/min升温至950℃，烧窑时间3小时；
高温烧成阶段：窑炉内以1.5℃/min升温至1120℃，烧窑时间4小时；
自然冷却阶段：窑炉内冷却至室温，冷却时间延长至10小时以上。
具体的，坯浆湿法球磨时，原料在球磨机中湿法研磨23小时，研磨介质为水，原料：球：水＝1:1.4:1.1。
釉浆湿法球磨时，原料在球磨机中湿法研磨38小时，研磨介质为水，原料：球：水＝1:1.6:1.1。
釉浆的浓度为55波美度。
陶瓷素坯的施釉方式为浸釉或喷釉。
釉料的厚度为0.7mm。
对三个实施例及现有的耐热瓷进行试验，获得如下的性能参数：
表1各实施例的性能参数表
通过上述试验数据可知：本发明制备的高耐热全瓷，可在980℃淬水不裂，耐热性能好，热稳定性高，透光率可达18％，吸水率低于0.1％。
本发明通过对坯体配方组成的改良，以锂辉石、德化石英绢云母岩、紫木节土、海泡石、硅微粉、膨润土、高岭土为主料，以氮化硅、氮化硼为辅料，是制备的瓷器的耐热性能可达980℃，且在980-20℃的水中热交换一次不开裂，其中，锂辉石是低膨胀材料，是耐热陶瓷的主要材料，但锂辉石硬度高、比重大，添加量大易沉淀，导致泥浆的塑性差和粘性小，难于注浆成型；德化紫木节土含有丰富的有机腐植酸，能大大增加泥浆塑性，粘性、悬浮和流动性，可将锂辉石的含量增加至60％，而不至于沉淀；海泡石收缩率低、可塑性高、具有极高的热稳定性，耐高温性可达1500-1700℃，通过与紫木节土和锂辉石配合，可大大提高瓷器的耐热性能；德化石英绢云母岩和硅微粉也是较低膨胀材料，因此可生产出热膨胀系数低的瓷器，保证瓷器使用时不易开裂；坯体原料中包括有膨润土，可降低坯体的烧成温度，减少能耗；
釉料中以锂辉石、德化石英绢云母岩、德化紫木节土滑石、低温砂、透辉石和红页岩为主料，以氮化硅、氧化硼和二氧化钛为辅料，使制得的釉料的耐热性能好，热稳定性高，且所需的烧成温度低，其中锂辉石、紫木节土、红页岩，氮化硅和氧化硼可保证使釉料具有较好的耐热性能和热稳定性，保证施釉后的瓷器的耐热性能和热稳定性，低温砂和透辉石可大大降低釉料的烧成温度，减少能耗，降低生产成本。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种低温高耐热全瓷的制备方法，其特征在于：低温高耐热全瓷包括坯体和釉料；
所述坯体包括以下重量份的原料：澳大利亚锂辉石50-60份、德化石英绢云母岩8-12份、德化高岭土18-22份、德化紫木节土15-25份、膨润土12-18份、海泡石10-15份、硅微粉6-10份、氮化硅4-6份、氮化硼2-4份；
所述釉料包括以下重量份的原料：澳大利亚锂辉石25-35份、德化石英绢云母岩8-12份、滑石12-18份、德化紫木节土15-20份、红页岩10-14份、低温砂8-12份、低温砂8-12份、透辉石6-10份、氮化硅4-6份、氧化硼1-3份、二氧化钛1-3份、分散剂2-4份；
所述分散剂为羧甲基纤维素钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠、硅酸钠、硬脂酸镁中的一种或多种；
其制备方法包括如下步骤：
（1）按坯体和釉料原料配方称重配料，原料分别粉碎、混合、湿法球磨，制得坯浆和釉浆；
（2）将步骤（1）制得的坯浆原料制成陶瓷坯体；
（3）将陶瓷坯体置于窑炉中，在420-450℃下素烧2-3h，制得陶瓷素坯；
（4）在陶瓷素坯表面施釉浆；
（5）待陶瓷素坯表面的釉浆干燥后放入窑炉中，在氧化氛围下烧制成型，烧成温度为1110-1130℃；
所述步骤（5）中烧成控制如下：
低温阶段：窑炉内由常温以3-4℃/min升至290-310℃，烧窑时间50-70min；
分解氧化阶段：窑炉内以2-3℃/min升温至945-955℃，烧窑时间2.5-3.5小时；
高温烧成阶段：窑炉内以1-2℃/min升温至1110-1130℃，烧窑时间3.5-4.5小时；
自然冷却阶段：窑炉内冷却至室温，冷却时间延长至10小时以上。
2.根据权利要求1所述的一种低温高耐热全瓷的制备方法，其特征在于：所述澳大利亚锂辉石中LiO2的含量大于等于7.5%。
3.根据权利要求1所述的一种低温高耐热全瓷的制备方法，其特征在于：所述坯浆湿法球磨时，原料在球磨机中湿法研磨22-24小时，研磨介质为水，原料：球：水 =1:1.2-1.5:1-1.2。
4.根据权利要求1所述的一种低温高耐热全瓷的制备方法，其特征在于：所述釉浆湿法球磨时，原料在球磨机中湿法研磨36-40小时，研磨介质为水，原料：球：水 =1:1.5-1.7:1-1.2。
5.根据权利要求1所述的一种低温高耐热全瓷的制备方法，其特征在于：所述釉浆的浓度为50-60波美度。
6.根据权利要求1所述的一种低温高耐热全瓷的制备方法，其特征在于：所述陶瓷素坯的施釉方式为浸釉或喷釉。
7.根据权利要求1所述的一种低温高耐热全瓷的制备方法，其特征在于：所述釉料的厚度为0.6-0.8mm。
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