CN110759741A - 一种低膨胀系数堇青石 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种低膨胀系数堇青石，包括以下原料：高岭土，煤矸石，氧化铝，生滑石，烧滑石。相较于锂辉石而言，堇青石价格低廉，且来源广泛，但现有配方得到的堇青石具有膨胀系数不稳定且膨胀系数偏高的缺陷，而高的膨胀系数不利于堇青石在耐热砂锅中的应用。针对该缺陷，本发明提供一种低膨胀系数堇青石的组分配方，该配方采用烧滑石代替部分生滑石，通过烧滑石降低堇青石的膨胀系数，取得了良好的效果，由本配方制备出的堇青石具有膨胀系数低且膨胀系数波动范围窄的优势，适合作为耐热砂锅的原料使用。

Description

一种低膨胀系数堇青石
技术领域
本发明涉及陶瓷材料技术领域，特别涉及一种低膨胀系数堇青石。
背景技术
目前国内生产的耐热瓷所用的主要原料是依靠进口澳大利亚产的锂辉石，再加上优质高岭土和石英等原料组合成的锂辉石质耐热瓷坯料；其中，锂辉石在耐热瓷坯料配方中的用量高达45％-50％，而该原料大部分用于国内锂电池生产。由于锂电池行业的崛起，锂辉石价格不断上涨，近年来从之前的6000元每吨上涨至最高12000元每吨，并且原材料稀缺、品质不断下降、供不应求，经常造成耐热瓷厂家停工待料。
因此，寻找一种能代替锂辉石使用的原料成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种低膨胀系数堇青石，该堇青石能够代替锂辉石在耐热砂锅中应用。
本发明提供一种低膨胀系数堇青石，包括以下原料：高岭土，煤矸石，氧化铝，生滑石，烧滑石。
优选的，包括以下重量份的原料：高岭土和煤矸石合计50-55份，氧化铝15-25份，生滑石和烧滑石合计25-35份。
优选的，生滑石和烧滑石的重量份合计27-33份。
优选的，包括以下重量份的原料：高岭土15-25份，煤矸石25-35份，氧化铝15-25份，生滑石10-20份，烧滑石10-20份。
优选的，包括以下重量份的原料：高岭土18-22份，煤矸石28-32份，氧化铝18-24份，生滑石13-17份，烧滑石13-17份。
优选的，高岭土的重量份占高岭土与煤矸石的总重量份的30％-50％。
优选的，高岭土的重量份占高岭土与煤矸石的总重量份的40％。
优选的，烧滑石的重量份占烧滑石与生滑石的总重量份的40％-60％。
优选的，烧滑石的重量份占烧滑石与生滑石的总重量份的50％。
优选的，包括以下重量份的原料：高岭土20份，煤矸石30份，氧化铝20份，生滑石15份，烧滑石15份。
相较于锂辉石而言，堇青石价格低廉，且来源广泛，但现有配方得到的堇青石具有膨胀系数不稳定且膨胀系数偏高的缺陷，而高的膨胀系数不利于堇青石在耐热砂锅中的应用。针对该缺陷，本发明提供一种低膨胀系数堇青石的组分配方，该配方采用烧滑石代替部分生滑石，通过烧滑石降低堇青石的膨胀系数，取得了良好的效果，由本配方制备出的堇青石具有膨胀系数低且膨胀系数波动范围窄的优势，适合作为耐热砂锅的原料使用。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合具体实施例对本申请进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
实施例1：烧滑石的加入量对堇青石的膨胀系数的影响
表1不同的烧滑石加入量对应的堇青石的膨胀系数
高岭土 煤矸石 氧化铝 生滑石 烧滑石 膨胀系数
1 20 30 20 20 10 1.8
2 20 30 20 15 15 1.6
3 20 30 20 10 20 1.7
本实施例制备了烧滑石含量不同的堇青石，在保证生滑石与烧滑石总加入量不变的条件下，通过改变堇青石原料中生滑石与烧滑石的配比，探究烧滑石的加入量对堇青石膨胀系数的影响，目的在于进一步降低堇青石的膨胀系数。
结果表明，对比组中烧滑石加入量偏高或偏低都会导致堇青石成品的膨胀系数增大，当烧滑石的加入量与生滑石的加入量之比为1:1时，堇青石成品的膨胀系数最低，为1.6。这是由于烧滑石的粘性低于生滑石的粘性，烧滑石加入量增多不便于产品的加工成型；而烧滑石加入量减少不利于降低产品的膨胀系数，因此，需要找到一个平衡点，最大限度的降低堇青石的膨胀系数。
实施例2：煤矸石的加入量对堇青石的膨胀系数的影响
表2不同的煤矸石加入量对应的堇青石的烧成温度
高岭土 煤矸石 氧化铝 生滑石 烧滑石 烧成温度/℃
1 25 25 20 15 15 1390
2 20 30 20 15 15 1410
3 15 35 20 15 15 /
由于堇青石在耐热砂锅制品煅烧过程中容易受温度影响而发生晶相分解，晶相一旦分解则材料膨胀系数大幅提高，故在降低产品膨胀系数的同时需提高堇青石产品的烧成温度。又由于煤矸石的烧成温度高于高岭土的烧成温度，因此，通过增加煤矸石的加入量可以提高产品的烧成温度。
本实施例制备了煤矸石含量不同的堇青石，在保证高岭土与煤矸石总加入量不变的条件下，通过改变堇青石原料中高岭土与煤矸石的配比，探究煤矸石的加入量对堇青石烧成温度的影响，目的在于保证堇青石低膨胀系数的同时，进一步提高堇青石的烧成温度。
结果表明，对比组中随着煤矸石加入量的增多，堇青石的烧成温度随之升高，但煤矸石加入量过多时，会使得产品无法成型。现有的堇青石的烧成温度一般低于1390℃，砂锅行业对堇青石的煅烧温度要求高，本发明的堇青石的烧成温度可以达到1410℃。
实施例3：煤矸石的加入量对堇青石的膨胀系数的影响
表3不同的氧化铝加入量对应的堇青石的烧成温度
Figure BDA0002299317430000031
由于堇青石在耐热砂锅制品煅烧过程中容易受温度影响而发生晶相分解，晶相一旦分解则材料膨胀系数大幅提高，故在降低产品膨胀系数的同时需提高堇青石产品的烧成温度。又由于堇青石的烧成温度与堇青石本身铝含量的多少成正比，因此，通过增加氧化铝的加入量可以提高产品的烧成温度。堇青石中氧化铝的含量增高，则堇青石的烧成温度提高，这是由于氧化铝含量的增高会使得产品性能发生变化，使产品由单一的堇青石变成堇青石与莫来石的复合相材料；但是，随着氧化铝含量的增多，莫来石的晶相会增多，反过来会提高产品的膨胀系数，因此，应该对氧化铝的加入量进行控制。
本实施例制备了氧化铝含量不同的堇青石，在保证高岭土、煤矸石以及氧化铝总加入量不变的条件下，通过改变堇青石原料中高岭土、煤矸石、氧化铝的配比，探究氧化铝的加入量对堇青石烧成温度的影响，目的在于保证堇青石低膨胀系数的同时，进一步提高堇青石的烧成温度。
结果表明，对比组中随着氧化铝加入量的增多，堇青石的烧成温度随之升高，可以达到1440℃。但是，随着氧化铝加入量的增多，堇青石的膨胀系数也随之增高，因此，需要在高的烧成温度和低的膨胀系数之间找到一个平衡值。经过测试，当原料的重量份数为：高岭土20份，煤矸石30份，氧化铝20份，生滑石15份，烧滑石15份时，产品中堇青石的晶相占85％，莫来石的晶相占10％，其他为非晶相；此时，产品的膨胀系数为1.6，烧成温度为1410℃。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种低膨胀系数堇青石，其特征在于，包括以下原料：高岭土，煤矸石，氧化铝，生滑石，烧滑石。
2.根据权利要求1所述的低膨胀系数堇青石，其特征在于，包括以下重量份的原料：高岭土和煤矸石合计50-55份，氧化铝15-25份，生滑石和烧滑石合计25-35份。
3.根据权利要求2所述的低膨胀系数堇青石，其特征在于，包括以下重量份的原料：高岭土15-25份，煤矸石25-35份，氧化铝15-25份，生滑石10-20份，烧滑石10-20份。
4.根据权利要求3所述的低膨胀系数堇青石，其特征在于，包括以下重量份的原料：高岭土18-22份，煤矸石28-32份，氧化铝18-24份，生滑石13-17份，烧滑石13-17份。
5.根据权利要求1至4任一项所述的低膨胀系数堇青石，其特征在于，高岭土的重量份占高岭土与煤矸石的总重量份的30％-50％。
6.根据权利要求5所述的低膨胀系数堇青石，其特征在于，高岭土的重量份占高岭土与煤矸石的总重量份的40％。
7.根据权利要求1至4任一项所述的低膨胀系数堇青石，其特征在于，烧滑石的重量份占烧滑石与生滑石的总重量份的40％-60％。
8.根据权利要求7所述的低膨胀系数堇青石，其特征在于，烧滑石的重量份占烧滑石与生滑石的总重量份的50％。
9.根据权利要求4所述的低膨胀系数堇青石，其特征在于，包括以下重量份的原料：高岭土20份，煤矸石30份，氧化铝20份，生滑石15份，烧滑石15份。
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