CN112225558B

CN112225558B - 用于玻璃窑炉领域的梯度渐变复合技术陶瓷砖及其制备方法

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Publication number: CN112225558B
Application number: CN202011190668.9A
Authority: CN
Inventors: 梁新星; 刘小钢; 梁奇星; 张宁; 刘洋; 刘亚龙; 黄文隆; 巴亚丽; 杨丽莎; 刘耀丽; 梁译方; 梁译铭; 梁家铭; 梁煊爀
Original assignee: Zhengzhou Fangming High Temperature Ceramic New Material Co ltd
Current assignee: Zhengzhou Fangming High Temperature Ceramic New Material Co ltd
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2021-12-10
Anticipated expiration: 2040-10-30
Also published as: CN112225558A

Abstract

本发明公开了一种用于玻璃窑炉领域的梯度渐变复合技术陶瓷砖，在二氧化锆为基体材料的基础上，配以其他组分形成以质量百分比为100计的首层材料复合后，梯度分段渐变该材料的含量并逐步增加其他材料的含量至微量二氧化锆的存在，将2种或2种以上多种其他材料以梯度递增及变化不同组分以形成多层分别以质量百分比为100计的多层组分实施布料，使一侧向另一侧呈连续梯度逐渐变化；包括组分：二氧化锆Zr0₂、二氧化硅SiO₂、三氧化二钇Y₂0₃、锆酸钙共晶体CaZrO₃、锆酸钡共晶体BaZrO₃、镁锆共晶体MgZrO₃、刚玉α‑Al₂O₃、氧化铝粉α‑Al₂O₃、氧化铝纤维晶须α‑Al₂O₃、碳化硅SiC、氮化硅Si₃N₄、氧化镁MgO。制备方法便于操作包括步骤：一、原料组分：二、各层组份工艺处理d、成型制品烧结。

Description

用于玻璃窑炉领域的梯度渐变复合技术陶瓷砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于玻璃窑炉领域的梯度渐变复合技术陶瓷砖及其制备方法。

背景技术

玻璃制品作为一种重要的无机材料，已广泛地应用于科学技术、国防与民用工业、电子技术、半导体、光学等许多技术领域。比如透红外窗口材料，微电子领域的衬底基片，激光基质、光学元件、手机屏幕玻璃及其它用途等。目前制造玻璃所用的玻璃工业池窑，应用于中国及全球玻璃工业，国内及国际所有的玻璃窑炉使用的均是电熔锆刚玉砖又称AZS，电熔锆刚玉砖英文缩写是AZS，例如33号熔铸锆刚玉砖，缩写为AZS—33#，36号熔铸锆刚玉砖，缩写为AZS—36#,41号熔铸锆刚玉砖，缩写为AZS—41#。电熔锆刚玉砖，是按Al₂O₃－Zr0₂－SiO₂三元系相图的三个化学成分，依其含量多少顺序排列的，Al₂O₃取A，Zr0₂取Z，SiO₂取S，国家标准采用该缩写，例如33号熔铸锆刚玉砖，缩写为AZS—33#，36号熔铸锆刚玉砖，缩写为AZS—36#,41号熔铸锆刚玉砖，缩写为AZS—41#。刚玉砖主要用于玻璃工业池窑，目前应用于中国及全球玻璃工业熔池段。

电熔锆刚玉砖是用纯净的氧化铝粉与含氧化锆65%、二氧化硅34%左右的锆英砂在电熔炉内熔化后注入模型内冷却而形成的的白色固体，其岩相结构由刚玉与锆斜石的共析体和玻璃相组成，从相学上讲是刚玉相和锆斜石相的共析体，玻璃相充填于它们的结晶之间。因其玻璃相的存在，在长期恒定高温工作工况下，玻璃相与玻璃液中的某些物质发生反应和冲刷，导致玻璃相的液相化冲刷黏连丢失，进而造成孔隙率的开放，刚玉与锆斜石之间受溶液及低溶物的侵蚀和冲刷，造成砖体的加剧破坏，刚玉及斜锆石相伴随侵蚀及冲刷不断丢失并流失于玻璃溶液中，当冲刷和侵蚀到一定程度或因高温活泼型化学反应造成的侵蚀原因，就需要停产更换新的窑池电熔砖，不仅成本高，且停产维护损失巨大，给玻璃制品制造企业造成巨大的成本困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于玻璃窑炉领域的梯度渐变复合技术陶瓷砖，能有效避免传统AZS材料长期连续式生产时出现的高温下与玻璃溶液冲刷、侵蚀、破裂等问题造成的生产中断和成本居高问题。

为了实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供的一种用于玻璃窑炉领域的梯度渐变复合技术陶瓷砖：

在二氧化锆材料为基体材料的基础上，配以其他组分形成以质量百分比为100计的首层材料复合后，梯度分段渐变二氧化锆材料的含量并逐步增加其他材料的含量至微量二氧化锆材料的存在，且将2种或2种以上多种其他材料以梯度递增及变化不同组分以形成多层分别以质量百分比为100计的多层组分实施布料，布料组成结构由一侧向另一侧呈连续梯度逐渐变化；

所述梯度渐变复合技术陶瓷砖中包括下述组分：

二氧化锆材料Zr0₂、二氧化硅材料SiO₂、三氧化二钇材料Y₂0₃、锆酸钙共晶体材料CaZrO₃、锆酸钡共晶体材料BaZrO₃、镁锆共晶体材料MgZrO₃、刚玉材料α-Al₂O₃、氧化铝粉材料α-Al₂O₃、氧化铝纤维晶须α-Al₂O₃、碳化硅材料SiC、氮化硅材料Si₃N₄、氧化镁材料MgO。

作为本发明进一步的改进：所述二氧化锆材料Zr0₂为纯度不低于98%的单斜锆粉，其D50粒度在1um-20um范围；

所述二氧化硅材料SiO₂为纯度不低于98%，其D50粒度在1um-20um范围；

所述三氧化二钇材料Y₂0₃纯度不低于98%，其D50粒度在1um-20um范围；

所述锆酸钙共晶体材料CaZrO₃纯度不低于98%，其D50粒度在1um-20um范围；

所述锆酸钡共晶体材料BaZrO₃纯度不低于98%，其D50粒度在1um-20um范围；

所述镁锆共晶体材料MgZrO₃纯度不低于98%，的其D50粒度在1um-20um范围；

所述刚玉材料α-Al₂O₃纯度不低于98%，其D50粒度在1um-20um范围；

所述氧化铝粉材料α-Al₂O₃纯度不低于98%，其D50粒度在1um-20um范围；

所述氧化铝纤维晶须α-Al₂O₃材料纯度不低于98%，其D50粒度在1um-20um范围；

所述碳化硅材料SiC纯度不低于98%，其D50粒度在1um-20um范围；

所述氮化硅材料Si₃N₄纯度不低于98%，其D50粒度在1um-20um范围；

所述氧化镁材料MgO纯度不低于98%，其D50粒度在1um-20um范围。

作为本发明进一步的改进：所述梯度渐变复合技术陶瓷砖中包括下述组分还包括：氧化钛、氧化锶、氧化锌和氧化钪。

作为本发明进一步的改进：所述梯度渐变复合陶瓷砖组份含量如下：

按质量百分比计，10.9≤二氧化锆材料Zr0₂≤94.5%、0.5≤二氧化硅材料SiO₂≤5%、0.5≤三氧化二钇材料Y₂0₃≤3%、0.5≤锆酸钙共晶体材料CaZrO₃≤3%、0.5≤锆酸钡共晶体材料BaZrO₃≤5%、0.5≤镁锆共晶体材料MgZrO₃≤5%、0.5≤刚玉材料α-Al₂O₃≤25%、0.5≤氧化铝粉材料α-Al₂O₃≤15%、0.5≤氧化铝纤维晶须α-Al₂O₃≤21%、0.5≤碳化硅材料SiC≤5%、0.5≤氮化硅材料Si₃N₄≤5%、0.5≤氧化镁材料MgO≤3%。

本发明还提供一种便于制造生产的用于玻璃窑炉领域的梯度渐变复合技术陶瓷砖的制备方法，包括以下步骤：

一、原料组分：

a、按质量百分比计，10.9≤二氧化锆材料Zr0₂≤94.5%、0.5≤二氧化硅材料SiO₂≤5%、0.5≤三氧化二钇材料Y₂0₃≤3%、0.5≤锆酸钙共晶体材料CaZrO₃≤3%、0.5≤锆酸钡共晶体材料BaZrO₃≤5%、0.5≤镁锆共晶体材料MgZrO₃≤5%、0.5≤刚玉材料α-Al₂O₃≤25%、0.5≤氧化铝粉材料α-Al₂O₃≤15%、0.5≤氧化铝纤维晶须α-Al₂O₃≤21%、0.5≤碳化硅材料SiC≤5%、0.5≤氮化硅材料Si₃N₄≤5%、0.5≤氧化镁材料MgO≤3%；

二、各层组份工艺处理：

b、按混制总质量7-12%的比例分别于每层以按质量百分比为100计单位的各层组分中，分别额外加入聚氨酯进入三维混炼设备进行混合，每层组分的混合时间均为12-24小时，每层组分混合后分别将其取出备用；

三、将每层混合取出备用的材料进行下述工艺步骤：

c、将不同组分的原料配比呈2种以上的配比组合材料以0.1%≤氧化锆≤94.5%不同配比变化的原料，分层接触呈组分梯度的变化加料置于成型的模具腔内，采用压力聚合法加压成型，得到所需要的形状及尺寸产品生坯；将所得到的产品生坯置于高温烘干箱内进行烘干，烘干后自然降温至室温；所述c步骤中所述的产品生坯置于高温烘干箱内进行烘干，烘干曲线为0℃-200℃均匀升温10小时，保持200℃恒温12-18小时；

d、成型制品后的烧结

将c步骤的产品生坯采用烧结法进行烧结：使用电加热封闭式窑炉或燃气加热窑炉进行烧结，烧结温度1650-1750±3℃，烧结曲线从0℃开始，以每小时10-30℃的均匀升温速度升至1650-1750℃；达到1650-1750℃后，恒温维持18-24小时后关闭加热功率，使窑炉自然降温至室温后取出梯度渐变复合陶瓷砖。

作为本发明进一步的改进：所述聚氨酯为聚氨酯圆形小球，其按混制总质量10%的比例额外加入于三维混炼设备；

所述聚氨酯小球直径在1-8mm。

作为本发明进一步的改进：所述c步骤中所述的加压成型，是利用热等静压机或冷等静压机或四柱液压机进行浮动加压，并在模腔中分2种以上的配比组合材料，加压压力吨位不低于2000吨压力设备，≥200兆帕并保压30-200秒钟后，脱模取出半成品。

作为本发明进一步的改进：所述c步骤中，

将得到的原料按总质量1%-8%的比例额外加入水溶性结合剂后，使用陶瓷喷雾干燥制粒设备进行喷雾干燥制成0.1-5毫米不等且水分含量小于0.5%的颗粒，将不同组分的原料配比呈2种以上的配比组合材料以氧化锆取值范围0.1%-94.5%不同配比变化的原料，分层接触呈组分梯度的变化加料置于成型的模具腔内，加压成型，得到所需要的形状及尺寸产品半成品生坯；将所得到的产品生坯置于高温烘干箱内进行烘干，烘干后自然降温至室温。

作为本发明进一步的改进：所述c步骤中，

将b步骤的产品置于不锈钢搅拌机内，并按总质量1%-8%的比例额外加入水溶性结合剂，进行时间≥1小时的充分搅拌，待水溶性结合剂与原料充分搅拌均匀后，将原料置于温度为30℃-80℃的烘干箱内进行6-8小时的烘干，待烘干至原料含水重量在＜5%含量时，将不同组分的原料配比呈2种以上的配比组合材料以0.1%≤氧化锆≤94.5%不同配比变化的原料，分段接触呈组分梯度的变化加料置于成型的模具腔内，加压成型，得到所需要的形状及尺寸产品生坯；将所得到的产品生坯置于高温烘干箱内进行烘干，烘干后自然降温至室温。

作为本发明进一步的改进：所述高温烘干箱内烘干条件，烘干曲线为0℃-200℃均匀升温10小时，保持200℃恒温12-18小时。

本发明提供的一种用于玻璃窑炉领域的梯度渐变复合技术陶瓷砖，在二氧化锆材料为基体材料的基础上，配以其他组分形成以质量百分比为100计的首层材料复合后，梯度分段渐变二氧化锆材料的含量并逐步增加其他材料的含量至微量二氧化锆材料的存在，且将2种或2种以上多种其他材料以梯度递增及变化不同组分以形成多层分别以质量百分比为100计的多层组分实施布料，布料组成结构由一侧向另一侧呈连续梯度逐渐变化，以减小及克服结合部位的界面分离和分层性能不匹配现象，达到内部梯度融合界面分离现象和分层现象消失，材料的性能相应于组成梯度结构的变化也呈现组分不同比例配合的变化；采用2种以上的配比组合材料不同梯度渐变组分的物料排布，达到多种材料多层复合并融合为一体的含锆组分或渐变为微量锆组分的陶瓷砖。布料结构梯度渐变包括从左到右、从右到左、从上到下、从下到上、均可以实现不同元素比例的变化。

该梯度递增复合技术陶瓷材料与传统AZS材料相比使用温度更高，安全使用温度2500度以下与传统AZS材料相比使用温度更高，与传统AZS材料相比使用寿命更长、使用成本更低，并具备高寿命、高适用性、低成本、节能降耗等优势，避免传统AZS材料长期连续式生产时出现的高温下与玻璃溶液冲刷、侵蚀、破裂等问题造成的生产中断和成本居高问题。是传统AZS材料在玻璃窑炉所使用的寿命的3-6倍；对玻璃溶液的控制更为精确，将全面代替传统AZS的使用；梯度递增组分配比组成的复合设计，热稳定性及隔热性能、耐冲刷、抗侵蚀、适用性广泛，达到了降低玻璃制造的周期成本及增加产成品率，使得玻璃的熔融制造得到绝佳的温场环境。

本发明的目的是提供一种用于玻璃窑炉梯度渐变复合陶瓷砖及其制备方法，建立于目前电熔高锆砖抗侵蚀、抗冲刷等寿命短，建设窑炉用量大、能耗高等缺点基础上，采用2层以上不同组分物料的一体化组合方式，具有可切割加工性和一体烧结界面融合性，其具有良好的保温、梯度热应力小、与玻璃溶液接触的工作层抗侵蚀、抗冲刷的不同特性，分为2层以上的组合：

1、工作层，采用锆基固溶体材料，避免稳定锆稳定化率老化消退的缺陷，采用微米、纳米粉体组合，锆含量达到80-94%不等，达到烧结99%致密化，气孔率接近0，耐温度达到1750摄氏度长期使用的目的，以应对长期恒定玻璃溶液对于工作层的侵蚀和冲刷工况，致力于达到目前41#电熔砖寿命的2倍或2倍以上。

2、安全层，采用高纯氧化铝原料进行制作，其功能体现于工作层之后的长期使用安全保障，同时，其具有良好的热梯度减小功能。

3、保温层，采用可耐温度至1650摄氏度的纤维组成材料，其热导率低，设计厚度使用在100-150毫米时，其受热温度达到1400摄氏度后，外表温度低于60摄氏度效果。

4、提高整体玻璃窑炉的寿命，提高不同玻璃溶液的适用性，可降低能耗并实现高性价比的多性能集于一体的组合材料。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明提供的一种用于玻璃窑炉领域的梯度渐变复合陶瓷砖及其制备方法做进一步更详细的说明：

实施例1：三层组合结构

用于玻璃窑炉领域的梯度渐变复合陶瓷砖中不同渐变层中各组分含量为：

第一层组分，按质量百分比计：

Zr0₂ 94.50%

SiO₂ 0.5%

Y₂0₃ 0.5%

CaZrO₃ 0.5%

BaZrO₃ 0.5%

MgZrO₃ 0.5%

刚玉材料α-Al₂O₃ 0.5%

氧化铝粉材料α-Al₂O₃ 0.5%

氧化铝纤维晶须α-Al₂O₃ 0.5%

SiC 0.5%

Si₃N₄ 0.5%

MgO 0.5%

第二层组分，按质量百分比计：

Zr0₂ 50%

SiO₂ 5%

Y₂0₃ 3%

CaZrO₃ 3%

BaZrO₃ 5%

MgZrO₃ 5%

刚玉材料α-Al₂O₃ 10%

氧化铝粉材料α-Al₂O₃ 15%

SiC 1%

Si₃N₄ 2%

MgO 1%

第三层组分，按质量百分比计：

Zr02 45%

SiO2 20%

氧化铝粉材料α-Al2O3 14%

氧化铝纤维晶须α-Al2O3 21%

具体制备工艺步骤如下：

一、材料的选择：

用原料Zr0₂纯度为不低于98%的单斜锆粉，D50粒度在20um范围，Y₂0₃纯度为不低于98%的D50粒度在20um范围，三氧化二铝粉纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，二氧化硅纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，锆酸钙共晶体材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，锆酸钡共晶体材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，镁锆共晶体材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，刚玉材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，氧化铝粉材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，氧化铝纤维材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，碳化硅材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，氮化硅材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，氧化镁材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围。

二、各层组分处理工艺

第一层组分处理工艺：

a、第一层组分，按质量百分比计：

Zr0₂ 94.50%

SiO₂ 0.5%

Y₂0₃ 0.5%

CaZrO₃ 0.5%

BaZrO₃ 0.5%

MgZrO₃ 0.5%

刚玉材料α-Al₂O₃ 0.5%

氧化铝粉材料α-Al₂O₃ 0.5%

氧化铝纤维晶须α-Al₂O₃ 0.5%

SiC 0.5%

Si₃N₄ 0.5%

MgO 0.5%

b、利用三维混炼设备并按混制总质量10%的比例加入直径在8毫米的聚氨酯小球进入三维混炼设备，同时进行与上述多种材料组分的均匀混合，其目的在于更好的在三维混炼设备运转时分散聚合物料，混合时间为12-24小时，混合所得上述材料充分匀的原料后，将其取出备用；

第二层组分处理工艺：

a、第二层组分，按质量百分比计：

Zr0₂ 50%

SiO₂ 5%

Y₂0₃ 3%

CaZrO₃ 3%

BaZrO₃ 5%

MgZrO₃ 5%

刚玉材料α-Al₂O₃ 10%

氧化铝粉材料α-Al₂O₃ 15%

SiC 1%

Si₃N₄ 2%

MgO 1%

b、利用三维混炼设备并按混制总质量百分之10的比例加入直径在8毫米的聚氨酯小球进入三维混炼设备，同时进行与上述多种材料的均匀混合，其目的在于更好的在三维混炼设备运转时分散聚合物料，混合时间为12-24小时，混合所得上述材料充分匀的原料后，将其取出备用；

第三层组分处理工艺：

a、第三层组分，按质量百分比计：

Zr02 45%

SiO2 20%

氧化铝粉材料α-Al2O3 14%

氧化铝纤维晶须α-Al2O3 21%

b、利用三维混炼设备并按混制总质量百分之10比例加入直径在8毫米的聚氨酯小球进入三维混炼设备，同时进行与上述多种材料的均匀混合，其目的在于更好的在三维混炼设备运转时分散聚合物料，混合时间为12-24小时，混合所得上述材料充分匀的原料后，将其取出备用；

三、将三层组分中的每层混合后的备用材料进行下述工艺步骤：

c、将不同组分的原料配比呈2种以上的配比组合材料以氧化锆≥0.1%-94.5%≤不同配比变化的原料，分层接触呈组分梯度的变化加料置于成型的模具腔内，加压成型，得到所需要的形状及尺寸产品生坯；将所得到的产品生坯置于高温烘干箱内进行烘干，烘干后自然降温至室温；产品生坯置于高温烘干箱内进行烘干，烘干曲线为0℃-200℃均匀升温10小时，保持200℃恒温12-18小时。加压成型，是利用热等静压机或冷等静压机或四柱液压机进行浮动加压，并在模腔中分2种以上的配比组合材料，加压压力吨位不低于2000吨压力设备，≥200兆帕并保压30-200秒钟后，脱模取出半成品。

d、成型制品后的烧结

将c步骤的产品生坯采用烧结法进行烧结：

使用电加热封闭式窑炉或燃气加热窑炉进行烧结，烧结温度1750±3℃，烧结曲线从0℃开始，以每小时10-30℃的均匀升温速度升至1750℃；达到1750℃后，恒温维持18-24小时后关闭加热功率，使窑炉自然降温至室温后取出梯度渐变复合陶瓷砖；

实施例2：二层组合结构

第一层组分：

Zr0₂ 70%

SiO₂ 4%

Y₂0₃ 2%

CaZrO₃ 2%

BaZrO₃ 3%

MgZrO₃ 5%

刚玉材料α-Al₂O₃ 1%

氧化铝粉材料α-Al₂O₃ 2%

氧化铝纤维晶须α-Al₂O₃ 2%

SiC 5%

Si₃N₄ 1%

MgO 3%

第二层组分：

Zr0₂ 63%

SiO₂ 3%

氧化铝粉材料α-Al₂O₃ 14%

氧化铝纤维晶须α-Al₂O₃ 20%

具体步骤如下：

一、材料的选择：用原料Zr0₂纯度为不低于98%单斜锆粉，D50粒度在20um范围，Y₂0₃纯度为不低于98%的D50粒度在20um范围，三氧化二铝粉纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，二氧化硅纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，锆酸钙共晶体材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，锆酸钡共晶体材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，镁锆共晶体材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，刚玉材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，氧化铝粉材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，氧化铝纤维材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，碳化硅材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，氮化硅材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，氧化镁材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围；

二、每层组分的处理工艺：

第一层组分处理工艺：

a、第一层组分，按质量百分比计：

Zr0₂ 70%

SiO₂ 4%

Y₂0₃ 2%

CaZrO₃ 2%

BaZrO₃ 3%

MgZrO₃ 5%

刚玉材料α-Al₂O₃ 1%

氧化铝粉材料α-Al₂O₃ 2%

氧化铝纤维晶须α-Al₂O₃ 2%

SiC 5%

Si₃N₄ 1%

MgO 3%。

b、利用三维混炼设备并按混制总质量百分之10比例加入直径在8毫米的聚氨酯小球进入三维混炼设备，同时进行与上述多种材料的均匀混合，其目的在于更好的在三维混炼设备运转时分散聚合物料，混合时间为12-24小时，混合所得上述材料充分匀的原料；

第二层组分处理工艺：

a、第二层组分，按质量百分比计：

Zr0₂ 63%

SiO₂ 3%

氧化铝粉材料α-Al₂O₃ 14%

氧化铝纤维晶须α-Al₂O₃ 20%。

b、利用三维混炼设备并按混制总质量百分之10的比例加入直径在8毫米的聚氨酯小球进入三维混炼设备，同时进行与上述多种氧化物的均匀混合，其目的在于更好的在三维混炼设备运转时分散聚合物料，混合时间为12-24小时，混合所得上述材料充分匀的原料后，取出备用；

三、将上述每层组分分别在三维混炼设备中混合后进行下述工艺处理：

c、将不同组分的原料配比呈2种以上的配比组合材料以0.1%≤氧化锆≤94.5%不同配比变化的原料，分层接触呈组分梯度的变化加料置于成型的模具腔内，加压成型，得到所需要的形状及尺寸产品生坯；将所得到的产品生坯置于高温烘干箱内进行烘干，烘干后自然降温至室温；产品生坯置于高温烘干箱内进行烘干，烘干曲线为0℃-200℃均匀升温10小时，保持200℃恒温12-18小时。加压成型，是利用热等静压机或冷等静压机或四柱液压机进行浮动加压，并在模腔中分2种以上的配比组合材料，加压压力吨位不低于2000吨压力设备，≥200兆帕并保压30-200秒钟后，脱模取出半成品。

d、成型制品后的烧结

将c步骤的产品生坯采用烧结法进行烧结：

使用电加热封闭式窑炉或燃气加热窑炉进行烧结，烧结温度1650±3℃，烧结曲线从0℃开始，以每小时10-30℃的均匀升温速度升至1650℃；达到1650℃后，恒温维持18-24小时后关闭加热功率，使窑炉自然降温至室温后取出梯度渐变复合陶瓷砖。

实施例3：五层组合结构

第一层，按质量百分比计：

Zr0₂ 10.9%

SiO₂ 4.1%

Y₂0₃ 2%

CaZrO₃ 2%

BaZrO₃ 5%

MgZrO₃ 5%

刚玉材料α-Al₂O₃ 25%

氧化铝粉材料α-Al₂O₃ 13%

氧化铝纤维晶须α-Al₂O₃ 20%

SiC 5%

Si₃N₄ 5%

MgO 3%

第二层，按质量百分比计：

Zr0₂ 10%

SiO₂ 5%

Y₂0₃ 3%

CaZrO₃ 3%

BaZrO₃ 5%

MgZrO₃ 5%

刚玉材料α-Al₂O₃ 25%

氧化铝粉材料α-Al2O3 15%

氧化铝纤维晶须α-Al2O3 21%

SiC 5%

Si₃N₄ 3%

第三层，按质量百分比计：

Zr0₂ 8%

SiO₂ 5%

Y₂0₃ 3%

CaZrO₃ 3%

BaZrO₃ 5%

MgZrO₃ 5%

刚玉材料α-Al₂O₃ 25%

氧化铝粉材料α-Al₂O₃ 15%

氧化铝纤维晶须α-Al₂O₃ 21%

SiC 5%

Si₃N₄ 5%

第四层，按质量百分比计：

Zr0₂ 5.5%

SiO₂ 4.5%

Y₂0₃ 3%

CaZrO₃ 3%

BaZrO₃ 5%

MgZrO₃ 5%

刚玉材料α-Al₂O₃ 25%

氧化铝粉材料α-Al₂O₃ 15%

氧化铝纤维晶须α-Al₂O₃ 21%

SiC 5%

Si₃N₄ 5%

MgO 3%

第五层，按质量百分比计：

Zr0₂ 5%

SiO₂ 5%

Y₂0₃ 3%

CaZrO₃ 3%

BaZrO₃ 5%

MgZrO₃ 5%

刚玉材料α-Al₂O₃ 25%

氧化铝粉材料α-Al₂O₃ 15%

氧化铝纤维晶须α-Al₂O₃ 21%

SiC 5%

Si₃N₄ 5%

MgO 3%

具体工艺步骤如下：

一、材料的选择：

用原料Zr0₂纯度为不低于98%单斜锆粉，D50粒度在20um范围，Y₂0₃纯度为不低于98%的D50粒度在20um范围，三氧化二铝粉纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，二氧化硅纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，锆酸钙共晶体材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，锆酸钡共晶体材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，镁锆共晶体材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，刚玉材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，氧化铝粉材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，氧化铝纤维材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，碳化硅材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，氮化硅材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围，氧化镁材料纯度不低于98%的D50粒度在20um范围；

二、每层组分的处理工艺如下：

第一层组分处理工艺：

a、将二氧化锆材料Zr0₂按总质量百分比重的15%、二氧化硅材料SiO₂按总质量百分比重的5%、三氧化二钇材料Y₂0₃按总质量百分比重的3%、锆酸钙共晶体材料CaZrO₃ 按总质量百分比重的3%、锆酸钡共晶体材料BaZrO3按总质量百分比重的3%、镁锆共晶体材料MgZrO₃按总质量百分比重的3%、刚玉材料α-Al2O3按总质量百分比重的15%、氧化铝粉材料α-Al₂O₃按总质量百分比重的50%、氧化铝纤维晶须α-Al₂O₃按总质量百分比重的1.5%、碳化硅材料SiC按总质量百分比重的0.5%、氮化硅材料Si₃N₄按总质量百分比重的0.5%、氧化镁材料MgO按总质量百分比重的0.5%添加后得出总质量百分比重100%。

第二层组分处理工艺：

a、将二氧化锆材料Zr0₂按总质量百分比重的10%、二氧化硅材料SiO₂按总质量百分比重的3%、三氧化二钇材料Y₂0₃按总质量百分比重的1%、锆酸钙共晶体材料CaZrO₃ 按总质量百分比重的1%、锆酸钡共晶体材料BaZrO3按总质量百分比重的1%、镁锆共晶体材料MgZrO₃按总质量百分比重的1%、刚玉材料α-Al2O3按总质量百分比重的10%、氧化铝粉材料α-Al₂O₃按总质量百分比重的68%、氧化铝纤维晶须α-Al₂O₃按总质量百分比重的4%、碳化硅材料SiC按总质量百分比重的0.5%、氮化硅材料Si₃N₄按总质量百分比重的0.5%添加后得出总质量百分比重100%。

b、利用三维混炼设备并按混制总质量百分之10比例加入直径在8毫米的聚氨酯小球进入三维混炼设备，同时进行与上述多种氧化物的均匀混合，其目的在于更好的在三维混炼设备运转时分散聚合物料，混合时间为12-24小时，混合所得上述材料充分匀的原料；

第三层组分处理工艺：

a、将二氧化锆材料Zr0₂按总质量百分比重的5%、二氧化硅材料SiO₂按总质量百分比重的25%、三氧化二钇材料Y₂0₃按总质量百分比重的0.5%、锆酸钙共晶体材料CaZrO₃ 按总质量百分比重的0.5%、锆酸钡共晶体材料BaZrO3按总质量百分比重的0.5%、镁锆共晶体材料MgZrO₃按总质量百分比重的0.5%、刚玉材料α-Al₂O₃按总质量百分比重的25%、氧化铝粉材料α-Al₂O₃按总质量百分比重的25%、氧化铝纤维晶须α-Al₂O₃按总质量百分比重的17%、碳化硅材料SiC按总质量百分比重的0.5%、氮化硅材料Si₃N₄按总质量百分比重的0.5%添加后得出总质量百分比重100%。

第四层组分处理工艺：

a、将二氧化锆材料Zr0₂按总质量百分比重的0.5%、二氧化硅材料SiO₂按总质量百分比重的25%、三氧化二钇材料Y₂0₃按总质量百分比重的0.5%、锆酸钙共晶体材料CaZrO₃ 按总质量百分比重的0.5%、锆酸钡共晶体材料BaZrO3按总质量百分比重的0.5%、镁锆共晶体材料MgZrO₃按总质量百分比重的0.5%、刚玉材料α-Al2O3按总质量百分比重的10%、氧化铝粉材料α-Al₂O₃按总质量百分比重的49.5%、氧化铝纤维晶须α-Al₂O₃按总质量百分比重的12%、碳化硅材料SiC按总质量百分比重的0.5%、氮化硅材料Si₃N₄按总质量百分比重的0.5%添加后得出总质量百分比重100%。

第五层组分处理工艺：

a、将二氧化锆材料Zr0₂按总质量百分比重的0.1%、二氧化硅材料SiO₂按总质量百分比重的20%、氧化铝粉材料α-Al₂O₃按总质量百分比重的15%、氧化铝纤维晶须α-Al₂O₃按总质量百分比重的60%添加后得出总质量百分比重100%。

b、利用三维混炼设备并按混制总质量百分之10的比例加入直径在8毫米的聚氨酯小球进入三维混炼设备，同时进行与上述多种物料的均匀混合，其目的在于更好的在三维混炼设备运转时分散聚合物料，混合时间为12-24小时，混合所得上述材料充分匀的原料；

三、将每层组分处理后的取出备用材料进行下述工艺步骤：

d、成型制品后的烧结

将c步骤的产品生坯采用烧结法进行烧结：

使用电加热封闭式窑炉或燃气加热窑炉进行烧结，烧结温度1700±3℃，烧结曲线从0℃开始，以每小时10-30℃的均匀升温速度升至1700℃；达到1700℃后，恒温维持18-24小时后关闭加热功率，使窑炉自然降温至室温后取出梯度渐变复合陶瓷砖。

实施例四：五层组合结构

本实施例基本同实施例三，唯有不同之处在于：c步骤中，将得到的原料按总质量1%-8%的比例额外加入水溶性结合剂后，使用陶瓷喷雾干燥制粒设备进行喷雾干燥制成0.1-5毫米不等且水分含量小于0.5%的颗粒，将不同组分的原料配比呈2种以上的配比组合材料以氧化锆取值范围0.1%-94.5%不同配比变化的原料，分层接触呈组分梯度的变化加料置于成型的模具腔内，加压成型，得到所需要的形状及尺寸产品半成品生坯；将所得到的产品生坯置于高温烘干箱内进行烘干，烘干后自然降温至室温，所述高温烘干箱内烘干条件，烘干曲线为0℃-200℃均匀升温10小时，保持200℃恒温12-18小时。

实施例五：三层组合结构

本实施例基本同实施例一，唯有不同之处在于：所述c步骤中，将b步骤的产品置于不锈钢搅拌机内，并按总质量1%-8%的比例额外加入水溶性结合剂，进行时间≥1小时的充分搅拌，待水溶性结合剂与原料充分搅拌均匀后，将原料置于温度为30℃-80℃的烘干箱内进行6-8小时的烘干，待烘干至原料含水重量在＜5%含量时，将不同组分的原料配比呈2种以上的配比组合材料以0.1%≤氧化锆≤94.5%不同配比变化的原料，分段接触呈组分梯度的变化加料置于成型的模具腔内，加压成型，得到所需要的形状及尺寸产品生坯；将所得到的产品生坯置于高温烘干箱内进行烘干，烘干后自然降温至室温；所述高温烘干箱内烘干条件，烘干曲线为0℃-200℃均匀升温10小时，保持200℃恒温12-18小时。

实施例六：三层组合结构

本实施例基本同实施例一，唯有不同之处在于：组分还包括氧化钛、氧化锶、氧化锌和氧化钪，且含上述组分的原料每层按质量百分比为100计进行布料，含二氧化锆的组分可以置于模具腔底层或上层或其它层。

应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims

1.用于玻璃窑炉领域的梯度渐变复合技术陶瓷砖，其特征在于：

所述梯度渐变复合陶瓷砖组份含量如下：

2.根据权利要求1所述的用于玻璃窑炉领域的梯度渐变复合技术陶瓷砖，其特征在于：

所述二氧化锆材料Zr0₂为纯度不低于98%的单斜锆粉，其D50粒度在1um-20um范围；

所述碳化硅材料SiC纯度不低于98%，其D50粒度在1um-20um范围；

所述氧化镁材料MgO纯度不低于98%，其D50粒度在1um-20um范围。

3.根据权利要求1或2所述的用于玻璃窑炉领域的梯度渐变复合技术陶瓷砖，其特征在于：所述梯度渐变复合技术陶瓷砖中还包括下述组分：氧化钛、氧化锶、氧化锌和氧化钪。