CN113860869A - 一种陶瓷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷以及其制备方法,所述陶瓷由以下原料制备而成:氧化铝粉、钛白粉、含金属元素的烧结助剂;所述氧化铝粉包括第一氧化铝粉、第二氧化铝粉,所述第一氧化铝粉的平均粒径大于第二氧化铝粉的平均粒径;所述陶瓷存有若干间隔分布的裂痕,所述裂痕所述裂痕的长度1.5~15um;所述陶瓷吸水率为0.2~2%;热膨胀系数为‑0.5~1.5×10‑6/℃;抗热震性为温度在650~25℃急冷循环50次不裂。通过所述陶瓷原料包括第一氧化铝粉、第二氧化铝粉、钛白粉,解决了日用陶瓷领域采用锂质耐热瓷导致的原材料紧张问题;同时解决了吸水较大问题,提高了日用陶瓷烧饭的质量、安全性以及使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷领域,具体涉及了日用陶瓷领域。
背景技术
高热震耐热日用陶瓷,广泛用于陶瓷炖煲、电热水壶陶瓷发热盘、陶瓷烤盘、陶瓷电饭煲、烤箱发热陶瓷面板等;但是市场中高热震耐热日用陶瓷为锂质耐热瓷;主要利用上述材质陶瓷的低热膨胀系数特性来实现高热震性。目前锂质耐热瓷多采用锂辉石或透锂长石作为主要原料,以粘土作为辅助原料,通过配料、制浆、压滤、陈腐、成型、干燥、上釉、烧成等工艺制备而成。
传统的锂质耐热瓷存在问题如下:其一、原料资源受限,可用于锂质耐热瓷生产的锂辉石或透锂长石矿物资源存在有限性,同时锂电池行业的竟需加剧了锂辉石或透锂长石矿物资源的紧缺;其二、制备工艺方面,一般采用滚压、注浆等成型方法,均存在湿坯干燥过程,制备效率相对较低。受上述成型工艺特性局限,存在滚压辊底部易磨损容易导致陶瓷器具底部厚薄不均匀,湿坯干燥变形导致最终陶瓷制品尺寸精度低等问题;其三、吸水率较大在3~12%,容易导致炖煲、电饭煲串味及电热水壶发热盘无法长期存水(长时间存水陶瓷吸水后加热开裂)问题。
发明内容
本发明目的在于,解决了日用陶瓷领域采用锂质耐热瓷导致的原材料紧张问题;同时解决了吸水较大问题,提高了日用陶瓷烧饭的质量、安全性以及使用寿命;提供了一种陶瓷及其制备方法,所述陶瓷,由以下原料制备而成:氧化铝粉、钛白粉、含金属元素的烧结助剂,所述氧化铝粉包括第一氧化铝粉、第二氧化铝粉,所述第一氧化铝粉的平均粒径大于第二氧化铝粉的平均粒径,所述陶瓷存有若干间隔分布的裂痕,所述裂痕的长度1.5~15um;实现了所述陶瓷吸水率为0.2~2%;热膨胀系数为-0.5~1.5×10-6/℃;抗热震性为温度在650~25℃急冷循环50次不裂。
为实现上述目的,本发明的技术方案如下:
根据本发明一个方面提供了一种陶瓷,所述陶瓷由以下原料制备而成:氧化铝粉、钛白粉、含金属元素的烧结助剂;所述氧化铝粉包括第一氧化铝粉、第二氧化铝粉,所述第一氧化铝粉的平均粒径大于第二氧化铝粉的平均粒径;所述陶瓷存有若干间隔分布的裂痕,所述裂痕的长度1.5~15um;所述裂痕为很小的微裂痕,微裂痕表征方法采用电镜检测,优选从穿晶裂纹观察到。
本发明相对于现有技术的有益效果在于,通过所述陶瓷由以下原料制备而成:氧化铝粉、钛白粉,实现所述陶瓷为钛酸铝陶瓷,解决了陶瓷采用锂质耐热瓷导致的原材料紧张问题;通过所述陶瓷原料还包括含金属元素的烧结助剂,有利于调整和控制陶瓷的热膨胀系数范围以及降低陶瓷的吸水率;通过所述第一氧化铝粉的平均粒径大于第二氧化铝粉的平均粒径,对主要原料进行级配,有利于所述钛酸铝陶瓷颗粒大小在 3~5um,有利于实现钛酸铝陶瓷具有高热震性,有利于陶瓷在日常使用时使用寿命;所述陶瓷内存在间隔分布的裂痕,可以实低的热膨胀性,既陶瓷在温度发生变化时,随温度的升高,裂痕被陶瓷内部颗粒膨胀填充,而不会明显增加陶瓷的外部尺寸;同时由于所述微裂痕的长度1.5~15um,有利于微裂痕多次随温度变化而不会发生裂痕延伸变大或裂痕互相结合导致陶瓷开裂等现象,有利于陶瓷提高热震性。
进一步的,所述陶瓷包括70~95%的钛酸铝颗粒;所述陶瓷吸水率为 0.2~3%;和/或热膨胀系数为-0.5~1.5×10-6/℃;和/或抗热震性为温度在650~25℃急冷循环50次不裂。
采用上一步技术方案的有益效果在于,通过所述陶瓷包括70~95%的钛酸铝颗粒,既解决了陶瓷采用锂原材料,引起的原材料紧张问题,同时有利于降低陶瓷的热膨胀系数;通过陶瓷吸水率为0.2~2%,实现陶瓷在使用过程中不会出现串味,且避免了陶瓷内长期存水时,陶瓷吸水后加热开裂的问题;通过抗热震性为温度在650~25℃急冷循环50次不裂,实现陶瓷在日常使用时频繁加热降温时,不会出现开裂或掉渣的问题,提高了陶瓷的使用寿命;而传统的钛酸铝在日用陶瓷的使用温度范围内频繁加热降温,会出现开裂或掉渣现象,无法作为长时间正常使用。
进一步的,所述原料还包括增强剂,所述增强剂包括莫来石粉和/或熔融石英粉;所述莫来石粉占总固体原材料添加质量的0~15%;所述熔融石英占总固体原材料添加质量的0~2%。
采用上一步技术方案的有益效果在于,通过陶瓷包括莫来石粉、熔融石英,在陶瓷内部形成骨架,有利于增加陶瓷的热震性,提高其使用寿命。
进一步的,所述第一氧化铝粉粒度D50为2~5μm部分占总固体原材料添加质量的40~55%;所述第二氧化铝粉粒度D50≤0.5μm部分占总固体原材料添加质量的0~3%;
所述钛白粉为金红石型,粒度D50≤0.7μm,占总固体原材料添加质量的30~50%。
采用上一步技术方案的有益效果在于,通过所述氧化铝粉添加的粒度级配以及钛白粉的粒度级配,有利于实现钛酸铝陶瓷颗粒大小在3~ 5um,钛酸铝陶瓷颗粒大小在3~5um,实现钛酸铝陶瓷具有高热震性;同时有利于陶瓷内微裂痕多次随温度变化而不会发生裂痕延伸变大或裂痕互相结合导致陶瓷开裂等现象,有利于陶瓷提高热震性;从而实现抗热震性为温度在650~25℃急冷循环50次不裂,实现陶瓷在日常使用时频繁加热降温时,不会出现开裂或掉渣的问题,提高了陶瓷的使用寿命。
进一步的,所述含金属元素的烧结助剂包括滑石;所述滑石粒度与氧化铝粉粒度比为(3:10)~(7:10);和/或所述含金属元素的烧结助剂包括氧化镁、氢氧化镁、氧化铁中的至少一种,所述氧化镁、氢氧化镁、氧化铁粒度与氧化铝粉粒度比为(2:10)~(5:10)。
采用上一步技术方案的有益效果在于,通过原料包括所述氢氧化镁、氧化镁、滑石、氧化铁,氢氧化镁、氧化镁、滑石、氧化铁晶粒有利于降低陶瓷吸水率;同时由于滑石粒度与氧化铝粉粒度比为(3:10)~ (7:10);氧化镁、氢氧化镁、氧化铁粒度与氧化铝粉粒度比为(2:10)~ (5:10),明显减少了陶瓷颗粒之间的空隙,进一步降低了陶瓷吸水率,最终实现陶瓷吸水率为0.2~2%;热震日用陶瓷在使用过程中不会出现串味,且避免了陶瓷长期存水从而长时间存水陶瓷吸水后加热开裂的问题。
根据本发明另一个方面提供了一种陶瓷制备方法,其特征在于,包括以下步骤:将第一氧化铝粉、第二氧化铝粉、钛白粉、含金属元素的烧结助剂与水混合研磨制备陶瓷料浆,其中,所述第一氧化铝粉的平均粒径大于第二氧化铝粉的平均粒径;将所述陶瓷料浆制成陶瓷坯体,所述陶瓷坯体经过烧结,即得。
将按配方比例称量好的第一氧化铝粉、第二氧化铝粉、钛白粉以及含金属元素的烧结助剂,在研磨设备中与水混合研磨制备陶瓷料浆;
所述氧化铝粉粒度D50为2~5μm部分占总固体添加质量的40~ 55%;所述氧化铝粉粒度D50≤0.5μm部分占总固体添加质量的0~3%;
所述钛白粉为金红石型,粒度D50≤0.7μm,占总固体添加质量的 30~50%;
所述陶瓷料浆通过100目筛网过滤后,采用喷雾干燥设备进行造粒制备得到陶瓷粉,筛取60~250目陶瓷粉制备陶瓷坯体;所述陶瓷坯体经过烘干、烧结制得陶瓷;既将造粒后陶瓷粉体筛取60~250目中间粉料经过干压/半干压/湿袋等静压/干袋等静压后经修坯得到陶瓷坯体;或者所述陶瓷料浆通过100目筛网过滤后注浆成型得到陶瓷坯体;优选原料在球磨设备中进行球磨制备陶瓷料浆,球磨时间为4~24h;制备出陶瓷料浆粒度D50≥3.5μm,然后经过筛分筛取80~120目的陶瓷料浆。
本发明相对于现有技术的有益效果在于,制备陶瓷料浆中加入常见市售材料氧化铝粉、钛白粉,实现陶瓷内包括钛酸铝,解决了陶瓷采用锂质耐热瓷导致的原材料紧张问题;通过制备陶瓷料浆中加入含金属元素的烧结助剂,有利于调整和控制陶瓷的热膨胀系数范围,同时有利于降低陶瓷的吸水率;实现陶瓷吸水率为0.2~2%;热震日用陶瓷在使用过程中不会出现串味,且避免了陶瓷长期存水从而长时间存水陶瓷吸水后加热开裂的问题;
通过添加第一氧化铝粉的平均粒径大于第二氧化铝粉的平均粒径,实现添加的物料粒度级配,有利于实现钛酸铝陶瓷颗粒大小在3~5um,钛酸铝陶瓷颗粒大小在3~5um,实现钛酸铝陶瓷具有高热震性,从而实现抗热震性为温度在650~25℃急冷循环50次不裂,实现陶瓷在日常使用时频繁加热降温时,不会出现开裂或掉渣的问题,提高了陶瓷的使用寿命。
进一步的,所述含金属元素的烧结助剂包括氢氧化镁、氧化镁、滑石、氧化铁中的一种或多种;所述陶瓷坯体的烧结温度为1370~1500℃,在升温过程中,900~1350℃之间的降温速率为2~5℃/min;优先所述氢氧化镁、氧化镁、滑石、氧化铁分别占总固体添加质量的1.3~12%、1~ 9%、2~15%、0~2%;
或
所述陶瓷料浆还包括增强剂;所述含金属元素的烧结助剂包括氢氧化镁、氧化镁、滑石、氧化铁、氧化锆、硅酸锆中的一种或多种;所述陶瓷坯体的烧结温度为1350~1520℃,在降温过程中,1520~1100℃之间的降温速率≥3℃/min;优先所述氢氧化镁、氧化镁、滑石、氧化铁分别占总固体添加质量的1.3~12%、1~9%、2~15%、0~2%;所述陶瓷料浆制备过程中,所述增强剂包括莫来石粉和/或熔融石英;所述莫来石粉、熔融石英粉粒度与所述氧化铝粉粒度比为(10:1)~(49:1)。
采用上一步技术方案的有益效果在于,所述烧结的温度,以及升温的速率,有利于钛酸铝颗粒的大小在3~5um,以及实现陶瓷内部微裂痕的间隔分布均匀,微裂痕长度在1.5~15um,尺寸、大小适中,最终提高热震性,以及实现热膨胀系数为-0.5~1.5×10-6/℃;同时所述含金属元素的烧结助剂包括的物料以及物料的比例有利于实现陶瓷吸收率低。
进一步的,将所述陶瓷料浆制成陶瓷坯体之前还包括陶瓷料浆二次配制,所述陶瓷料浆二次配制包括:将所述陶瓷料浆进行热处理后,制成第一陶瓷粉体;将氧化锆和/或硅酸锆与所述第一陶瓷粉体、增强剂、水,混合加入研磨设置进行研磨完成陶瓷料浆的二次配制;
优选将所述陶瓷料浆进行烘干、破碎或喷雾干燥制备得到初级陶瓷粉体;将所述初级陶瓷粉体筛取小于100目下物料后,进行热处理后再次研磨筛取小于100目物料,得到第一陶瓷粉体;
将氧化锆和/或硅酸锆与所述第一陶瓷粉体与增强剂、水混合加入研磨设置进行球磨,固体物料与水质量比为0~60%,经4~24h后制备出陶瓷料浆粒度为D50为2.5~4μm,加入PVA作为粘结剂,添加量为二次配制过程中固体质量的0.3~1.2%,完成陶瓷料浆的二次配制。
采用上一步技术方案的有益效果在于,通过陶瓷料浆制备陶瓷坯体之前陶瓷料浆进行二次配制,且陶瓷料浆二次配制过程包括热处理;
实现主要原料氧化铝粉、钛白粉混合均匀,且在热处理后得到粒度均匀钛酸铝颗粒,均匀的钛酸铝颗粒再与增强剂、水混合研磨完成陶瓷料浆的二次配制,实现钛酸铝与增强剂混合均匀,且可以按粒度进行级配,有利于实现增强剂骨架分布在钛酸铝的周围,可以有效的实现对钛酸铝内微裂痕的限制与固定,避免了微裂痕随温度变化张开与收缩时,出现微裂痕的延伸扩大,增加了陶瓷的热震性能;
所述陶瓷料浆经过二次配制后,陶瓷料浆粒度为D50为2.5~4μm, 加入PVA作为粘结剂,有利于实现陶瓷坯体颗粒均匀,且陶瓷坯体强度高且烧结排胶时产生孔隙小,最终有利于得到陶瓷吸水率底,且能够实现内部微裂痕能够间隔分布均匀,有利于提高热震性。
进一步的,所述增强剂包括莫来石粉和/或熔融石英粉;所述莫来石粉包括第一莫来石粉、第二莫来石粉,所述第一莫来石粉占所述总莫来石粉添加量的28~32%,所述第二莫来石粉占总莫来石粉添加量的68~ 72%;所述第一莫来石粉与第一陶瓷粉体粒度比为(5:1)~(10:1),所述第二莫来石粉与第一陶瓷粉体粒度比为(30:1)~(68:1);和/或所述熔融石英粉包括第一熔融石英粉、第二熔融石英粉,所述熔融石英粉占所述总熔融石英粉添加量的28~32%,所述第二熔融石英粉占总熔融石英粉添加量的68~72%;所述第一熔融石英粉与第一陶瓷粉体粒度比为 (5:1)~(10:1),所述第二熔融石英粉与第一陶瓷粉体粒度比为 (30:1)~(68:1)。
采用上一步技术方案的有益效果在于,通过所述莫来石粉、熔融石英粉与所述二级陶瓷粉体粒度的级配,实现最终陶瓷内钛酸铝内微裂痕大小、数量既能够抵消温度变化的产生的热胀冷缩,避免陶瓷随体积的变化,同时又实现不微裂痕分布均匀强度大;且莫来石粉、熔融石英按比例形成骨架分布在钛酸铝的周围,有效的实现对钛酸铝内微裂痕的限制与固定,避免了微裂痕随温度变化张开与收缩时,出现微裂痕的延伸扩大,增加了陶瓷的热震性能;同时实现陶瓷内颗粒大小分布有序,陶瓷单位体积内间隙小,有利于降低陶瓷的吸水率低。
进一步的,将所述陶瓷料浆进行热处理包括第一热处理温度、第二热处理温度,所述第一热处理温度为950~1050℃,热处理时间为2~5h, 950~1050℃的升温速率为2~3℃/min。;既所述热处理时间包括升温时间以及恒温时间,优选在1000℃进行恒温;所述第二热处理温度为1350~ 1550℃,热处理时间为2.5~3.5h。
采用上一步技术方案的有益效果在于,通过热处理包括第一热处理温度、第二热处理温度,实现制备的第一陶瓷粉体中先形成钛酸铝陶瓷,且其颗粒在3~5um,且颗粒大小均匀;通过所述烧结的温度,以及升温的速率,有利于钛酸铝颗粒的大小在3~5um,以及实现陶瓷内部微裂痕的间隔分布均匀,且尺寸、大小适中,最终提高热震性,以及实现热膨胀系数为-0.5~1.5×10-6/℃。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的技术方案,下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1:
本实施例一个方面提供了一种陶瓷,所述陶瓷由以下原料制备而成:第一氧化铝粉、第二氧化铝粉、莫来石粉、熔融石英、氢氧化镁、氧化镁、滑石、氧化铁、氧化锆;所述第一氧化铝粉的平均粒径大于第二氧化铝粉的平均粒径;
所述陶瓷存有若干间隔分布的裂痕,所述裂痕的长度1.5um;所述陶瓷吸水率为0.2%;热膨胀系数为-0.5×10-6/℃;抗热震性为温度在650~ 25℃急冷循环50次不裂;
所述陶瓷包括70%的钛酸铝颗粒,既所述钛酸铝占所述陶瓷总质量的 70%;所述莫来石粉占所述陶瓷总质量的10%;所述熔融石英占所述陶瓷总质量的2%;其他成分占所述陶瓷总质量的18%。
本实施例另一个方面提供了提供了一种陶瓷制备方法,包括以下步骤:将按配方比例称量好的氧化铝粉、钛白粉以及氢氧化镁、氧化镁、滑石、氧化铁,在球磨设备中与水混合研磨制备陶瓷料浆,球磨时间为 4h得到陶瓷料浆粒度为D50≥3.5μm,然后筛取80~120目陶瓷料浆;
所述氧化铝粉粒度D50为2~5μm部分占总固体添加质量的55%;所述氧化铝粉粒度D50≤0.5μm部分占总固体添加质量的0.8%;
所述钛白粉为金红石型,粒度D50≤0.7μm,占总固体添加质量的 40.2%;所述氢氧化镁、氧化镁、滑石、氧化铁分别占总固体添加质量的 1.2%、0.8%、1.5%、0.5%;
所述滑石粒度与氧化铝粉粒度比为3:10;氧化镁、氢氧化镁、氧化铁粒度与氧化铝粉粒度比为2:10。
所述陶瓷料浆进行二次配制;所述陶瓷料浆二次配制具体过程为:所述陶瓷料浆进行烘干、破碎或喷雾干燥制备得到初级陶瓷粉体;将所述初级陶瓷粉体筛取小于100目下物料后,进行热处理后再次研磨筛取小于100目物料,得到第一陶瓷粉体;将氧化锆和与所述第一陶瓷粉体与莫来石粉、熔融石英、水混合加入研磨设置进行球磨,固体物料与水质量比为20%,经4h后制备出陶瓷料浆粒度为D50为2.5~4μm,加入 PVA作为粘结剂,添加量为二次配制过程中固体质量的0.3%,完成陶瓷料浆的二次配制;所述陶瓷料浆进行热处理包括第一热处理温度、第二热处理温度,所述第一热处理温度为950~1050℃,热处理时间为3.83h, 950~1050℃的升温速率为2℃/min;所述第二热处理温度为1350℃,热处理时间为3.5h。
所述莫来石粉中粒度与所述二级陶瓷粉体粒度比为5:1部分占所述总莫来石粉添加量的28%;所述莫来石粉中粒度与二级陶瓷粉体粒度比为 30:1部分占总莫来石粉添加量的72%;
所述熔融石英粉中粒度与所述二级陶瓷粉体粒度比为5:1部分占总熔融石英粉添加量的28%;所述熔融石英粉中粒度与二级陶瓷粉体粒度比为30:1部分占总熔融石英粉添加量的72%;
所述二次配制后的陶瓷料浆通过100目筛网过滤后,采用喷雾干燥设备进行造粒制备得到陶瓷粉,筛取60~250目陶瓷粉制备陶瓷坯体;所述陶瓷坯体经过烘干、烧结制得陶瓷;既将造粒后陶瓷粉体筛取60~ 250目中间粉料经过干压后经修坯得到陶瓷坯体;所述陶瓷坯体烧结制备陶瓷的温度为1370℃,升温时900~1350℃之间的降温速率为2℃/min。
实施例2
本实施例与实施例1相同的内容不再赘述;
本实施例的一个方面提供了一种陶瓷,所述陶瓷由以下原料制备而成:第一氧化铝粉、第二氧化铝粉、莫来石粉、熔融石英、氢氧化镁、氧化镁、滑石、氧化铁、硅酸锆;
所述陶瓷存有若干间隔分布的裂痕,所述裂痕的长度3um;
所述陶瓷吸水率为1.1%;热膨胀系数为1×10-6/℃;所述陶瓷包括 82.5%的钛酸铝颗粒,既所述钛酸铝占所述陶瓷总质量的82.5%;所述莫来石粉占所述陶瓷总质量的7.5%;所述熔融石英占所述陶瓷总质量的1%;其他成分占所述陶瓷总质量的9%。
本实施例另一个方面提供了提供了一种陶瓷制备方法,球磨时间为 18h得到陶瓷料浆粒度为D50≥3.5μm,然后筛取80~120目陶瓷料浆;
所述氧化铝粉粒度D50为2~5μm部分占总固体添加质量的46%左右;所述氧化铝粉粒度D50≤0.5μm部分占总固体添加质量的1.4%;
所述钛白粉为金红石型,粒度D50≤0.7μm,占总固体添加质量的 45.6%;
所述氢氧化镁、氧化镁、滑石、氧化铁分别占总固体添加质量的2%、 1.5%、3.5%、1%;
所述滑石粒度与氧化铝粉粒度比为5:10;氧化镁、氢氧化镁、氧化铁粒度与氧化铝粉粒度比为3.5:10。
所述陶瓷料浆进行热处理包括第一热处理温度、第二热处理温度,所述第一热处理温度为950~1050℃,热处理时间为2.66h,950~1050℃的升温速率为2.5℃/min;所述第二热处理温度为1450℃,热处理时间为3h。
将硅酸锆与所述第一陶瓷粉体与莫来石粉、熔融石英水混合加入研磨设置进行球磨,固体物料与水质量比为40%,经14h后制备出陶瓷料浆粒度为D50为2.5~4μm,加入PVA作为粘结剂,添加量为二次配制过程中固体质量的0.75%,完成陶瓷料浆的二次配制;
所述莫来石粉中粒度与所述二级陶瓷粉体粒度比为7.5:1部分占所述总莫来石粉添加量的30%;所述莫来石粉中粒度与二级陶瓷粉体粒度比为49:1部分占总莫来石粉添加量的70%;
所述熔融石英粉中粒度与所述二级陶瓷粉体粒度比为7.5:1部分占总熔融石英粉添加量的30%;所述熔融石英粉中粒度与二级陶瓷粉体粒度比为49:1部分占总熔融石英粉添加量的70%;
所述陶瓷坯体烧结制备陶瓷的温度为1435℃,升温时900~135℃之间的降温速率为3℃/min。
实施例3:
本实施例与实施例1相同的内容不再赘述;
本实施例的一个方面提供了一种陶瓷,所述陶瓷由以下原料制备而成:第一氧化铝粉、第二氧化铝粉、莫来石粉、熔融石英、氢氧化镁、氧化镁、滑石、氧化铁;
所述陶瓷存有若干间隔分布的裂痕,所述裂痕的长度5um;
所述陶瓷吸水率为2%;热膨胀系数为1.5×10-6/℃;所述陶瓷包括 95%的钛酸铝颗粒,既所述钛酸铝占所述陶瓷总质量的95%;所述莫来石粉占所述陶瓷总质量的2%;所述熔融石英占所述陶瓷总质量的0.2%;其他成分占所述陶瓷总质量的2.8%。
本实施例另一个方面提供了提供了一种陶瓷的制备方法,
球磨时间为4~24h得到陶瓷料浆粒度为D50≥3.5μm,然后筛取 80~120目陶瓷料浆;
所述氧化铝粉粒度D50为2~5μm部分占总固体添加质量的50%;所述氧化铝粉粒度D50≤0.5μm部分占总固体添加质量的0.4%;
所述钛白粉为金红石型,粒度D50≤0.7μm,占总固体添加质量的 48.6%;
所述氢氧化镁、氧化镁、滑石、氧化铁占分别总固体添加质量的0.3%、 0.15%、0.45%、0.1%;
所述滑石粒度与氧化铝粉粒度比为7:10;氧化镁、氢氧化镁、氧化铁粒度与氧化铝粉粒度比为5:10。
所述陶瓷料浆进行热处理包括第一热处理温度、第二热处理温度,所述第一热处理温度为950~1050℃,热处理时间为5.55h,950~1050℃的升温速率为3℃/min;所述第二热处理温度为1550℃,热处理时间为 2.5h。
将所述第一陶瓷粉体与莫来石粉、熔融石英、水混合加入研磨设置进行球磨,固体物料与水质量比为60%,经24h后制备出陶瓷料浆粒度为 D50为2.5~4μm,加入PVA作为粘结剂,添加量为二次配制过程中固体质量的0.3%,完成陶瓷料浆的二次配制;
所述莫来石粉中粒度与所述二级陶瓷粉体粒度比为10:1部分占所述总莫来石粉添加量的32%;所述莫来石粉中粒度与二级陶瓷粉体粒度比为 68:1部分占总莫来石粉添加量的68%;
所述熔融石英粉中粒度与所述二级陶瓷粉体粒度比为10:1部分占总熔融石英粉添加量的32%;所述熔融石英粉中粒度与二级陶瓷粉体粒度比为68:1部分占总熔融石英粉添加量的68%;
所述陶瓷坯体烧结制备陶瓷的温度1500℃,升温时900~1350℃之间的降温速率为5℃/min。
实施例4:
本实施例与实施例1相同的内容不再赘述;
本实施例一个方面提供了一种陶瓷,所述陶瓷由以下原料制备而成:第一氧化铝粉、第二氧化铝粉、莫来石粉、熔融石英、氢氧化镁、氧化镁、滑石、氧化铁、氧化锆;
所述陶瓷存有若干间隔分布的裂痕,所述裂痕的长度5um
所述陶瓷包括70%的钛酸铝颗粒,既所述钛酸铝占所述陶瓷总质量的 70%;所述莫来石粉占所述陶瓷总质量的15%;所述熔融石英占所述陶瓷总质量的2%;其他成分占所述陶瓷总质量的13%。
本实施例另一个方面提供了一种陶瓷制备方法,包括以下步骤:将按配方比例称量好的氧化铝粉、钛白粉、莫来石粉、熔融石英粉、氢氧化镁、氧化镁、滑石、氧化铁、氧化锆,在球磨设备中与水混合研磨制备陶瓷料浆,陶瓷料浆无需二次配制;
所述氧化铝粉粒度D50为2~5μm部分占总固体添加质量的40%;所述氧化铝粉粒度D50≤0.5μm部分占总固体添加质量的1%;
所述钛白粉为金红石型,粒度D50≤0.7μm,占总固体添加质量的 35%;
所述氢氧化镁、氧化镁、滑石、氧化铁、氧化锆分别占总固体添加质量的1.7%、1%、2.5%、0.5%、1%;
所述莫来石粉占所述陶瓷总质量的15%;所述熔融石英占所述陶瓷总质量的2%;
所述莫来石粉、熔融石英粉粒度与所述氧化铝粉粒度比为10:1;球磨时间为4h得到陶瓷料浆粒度为D50为2.8~5μm,然后加入PVA作为粘结剂,添加量为固体质量的0.3%;然后100目筛网过滤的陶瓷料浆,采用喷雾干燥设备进行造粒制备得到陶瓷粉,筛取60~250目陶瓷粉制备陶瓷坯体;所述陶瓷坯体经过烘干、烧结制得陶瓷;既将造粒后陶瓷粉体筛取60~250目中间粉料经过干压后经修坯得到陶瓷坯体;所述陶瓷坯体烧结制备陶瓷的温度为1350℃,降温时1350~1100℃之间的降温速率≥3℃/min。
实施例5:
本实施例与实施例1相同的内容不再赘述;
本实施例一个方面提供了一种陶瓷,包括所述陶瓷由以下原料制备而成:第一氧化铝粉、第二氧化铝粉、莫来石粉、熔融石英、氢氧化镁、氧化镁、滑石、氧化铁、硅酸锆;
所述陶瓷存有若干间隔分布的裂痕,所述裂痕的长度10um;所述陶瓷吸水率为1%;热膨胀系数为1×10-6/℃;
所述陶瓷包括78%的钛酸铝颗粒,既所述钛酸铝占所述陶瓷总质量的 78%;所述莫来石粉占所述陶瓷总质量的7%;所述熔融石英占所述陶瓷总质量的1%;其他成分占所述陶瓷总质量的14%。
本实施例另一个方面提供了提供了一种陶瓷制备方法,包括以下步骤:将按配方比例称量好的氧化铝粉、钛白粉、莫来石粉、熔融石英粉、氢氧化镁、氧化镁、滑石、氧化铁、硅酸锆,在球磨设备中与水混合研磨制备陶瓷料浆,陶瓷料浆无需二次配制;
所述氧化铝粉粒度D50为2~5μm部分占总固体添加质量的45%;所述氧化铝粉粒度D50≤0.5μm部分占总固体添加质量的2%;
所述钛白粉为金红石型,粒度D50≤0.7μm,占总固体添加质量的 39%;
所述氢氧化镁、氧化镁、滑石、氧化铁、硅酸锆分别占总固体添加质量的1.5%、1%、2%、0.2%、1%;
所述莫来石粉占所述陶瓷总质量的7%;所述熔融石英占所述陶瓷总质量的1%;
所述莫来石粉、熔融石英粉粒度与所述氧化铝粉粒度比为49:1;球磨时间为24h得到陶瓷料浆粒度为D50为2.8~5μm,然后加入PVA作为粘结剂,添加量为固体质量的0.3%;然后100目筛网过滤的陶瓷料浆,采用喷雾干燥设备进行造粒制备得到陶瓷粉,筛取60~250目陶瓷粉制备陶瓷坯体;所述陶瓷坯体经过烘干、烧结制得陶瓷;既将造粒后陶瓷粉体筛取60~250目中间粉料经过干压后经修坯得到陶瓷坯体;所述陶瓷坯体烧结制备陶瓷的温度为1520℃,降温时1520~1100℃之间的降温速率≥3℃/min。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解,本申请中所涉及的发明范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下,由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于) 具有类似功能。
Claims (10)
1.一种陶瓷,其特征在于,由以下原料制备而成:氧化铝粉、钛白粉、含金属元素的烧结助剂;
所述氧化铝粉包括第一氧化铝粉、第二氧化铝粉,所述第一氧化铝粉的平均粒径大于第二氧化铝粉的平均粒径;
所述陶瓷存有若干间隔分布的裂痕,所述裂痕的长度1.5~15um。
2.根据权利要求1所述的陶瓷,其特征在于,所述陶瓷包括70~95%的钛酸铝颗粒;
吸水率为0.2~3%;和/或热膨胀系数为-0.5~1.5×10-6/℃;和/或抗热震性为温度在650~25℃急冷循环50次不裂。
3.根据权利要求1所述的陶瓷,其特征在于,所述原料还包括增强剂,所述增强剂包括莫来石粉和/或熔融石英粉;所述莫来石粉占总固体原材料添加质量的0~15%;
所述熔融石英占总固体原材料添加质量的0~2%。
4.根据权利要求1所述的陶瓷,所述第一氧化铝粉粒度D50为2~5μm部分占总固体原材料添加质量的40~55%;所述第二氧化铝粉粒度D50≤0.5μm部分占总固体原材料添加质量的0~3%;
所述钛白粉为金红石型,粒度D50≤0.7μm,占总固体原材料添加质量的30~50%。
5.根据权利要求1所述的陶瓷,其特征在于,所述含金属元素的烧结助剂包括滑石;
所述滑石粒度与氧化铝粉粒度比为(3:10)~(7:10);
和/或
所述含金属元素的烧结助剂包括氧化镁、氢氧化镁、氧化铁中的至少一种,所述氧化镁、氢氧化镁、氧化铁粒度与氧化铝粉粒度比为(2:10)~(5:10)。
6.一种陶瓷制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将第一氧化铝粉、第二氧化铝粉、钛白粉、含金属元素的烧结助剂与水混合研磨制备陶瓷料浆,其中,所述第一氧化铝粉的平均粒径大于第二氧化铝粉的平均粒径;
将所述陶瓷料浆制成陶瓷坯体,所述陶瓷坯体经过烧结,即得。
7.根据权利要求6所述的陶瓷制备方法,其特征在于,所述含金属元素的烧结助剂包括氢氧化镁、氧化镁、滑石、氧化铁中的一种或多种;所述陶瓷坯体的烧结温度为1370~1500℃,在升温过程中,900~1350℃之间的降温速率为2~5℃/min;
或
所述陶瓷料浆还包括增强剂;所述含金属元素的烧结助剂包括氢氧化镁、氧化镁、滑石、氧化铁、氧化锆、硅酸锆中的一种或多种;所述陶瓷坯体的烧结温度为1350~1520℃,在降温过程中,1520~1100℃之间的降温速率≥3℃/min。
8.根据权利要求7所述的陶瓷制备方法,其特征在于,将所述陶瓷料浆制成陶瓷坯体之前还包括陶瓷料浆二次配制,所述陶瓷料浆二次配制包括:
将所述陶瓷料浆进行热处理后,制成第一陶瓷粉体;
将氧化锆和/或硅酸锆与所述第一陶瓷粉体、增强剂、水,混合加入研磨设置进行研磨完成陶瓷料浆的二次配制。
9.根据权利要求8所述的陶瓷制备方法,其特征在于,所述增强剂包括莫来石粉和/或熔融石英粉;
所述莫来石粉包括第一莫来石粉、第二莫来石粉,所述第一莫来石粉占所述总莫来石粉添加量的28~32%,所述第二莫来石粉占总莫来石粉添加量的68~72%;
所述第一莫来石粉与第一陶瓷粉体粒度比为(5:1)~(10:1),所述第二莫来石粉与第一陶瓷粉体粒度比为(30:1)~(68:1);
和/或
所述熔融石英粉包括第一熔融石英粉、第二熔融石英粉,所述熔融石英粉占所述总熔融石英粉添加量的28~32%,所述第二熔融石英粉占总熔融石英粉添加量的68~72%;
所述第一熔融石英粉与第一陶瓷粉体粒度比为(5:1)~(10:1),所述第二熔融石英粉与第一陶瓷粉体粒度比为(30:1)~(68:1)。
10.根据权利要求8所述的陶瓷制备方法,其特征在于,将所述陶瓷料浆进行热处理包括第一热处理温度、第二热处理温度,所述第一热处理温度为950~1050℃,热处理时间为2~5h,950~1050℃的升温速率为2~3℃/min;
所述第二热处理温度为1350~1550℃,热处理时间为2.5~3.5h。
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- 2021-08-30 CN CN202111002560.7A patent/CN113860869A/zh active Pending
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