CN114262218A - 一种高性能陶瓷岩板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能陶瓷岩板，其原料组成为滑石7.0～9.6wt％、硅灰石5.7～7.7wt％、硼钙石0.01～0.05wt％、黑泥0.04～0.2wt％、氧化铝0.06～0.3wt％、洗泥27.9～30wt％、锂瓷石17.5～20wt％、钠长石9.6～11wt％、钾长石24～32.19wt％。此外，还公开了上述高性能陶瓷岩板的制备方法。本发明通过配方设计，使得体系析出大量层状钙长石晶体，通过调控钙长石/石英晶相比例，增加钙长石含量可减小与玻璃相的热膨胀系数，从而避免了在冷却过程中所形成的内应力，有效解决了岩板产品容易开裂、崩边、拼接难度大等问题，在具有良好稳定性的同时实现了易加工的目的。本发明制备方法基于通用的传统陶瓷釉料以及陶瓷的生产过程即可，对于建筑陶瓷产业的技术进步和应用发展具有促进作用。

Description

一种高性能陶瓷岩板及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种高性能陶瓷岩板及其制备方法。

背景技术

岩板是如今建筑材料行业的爆款产品，它具有很多其他建筑材料无法比拟的优点。岩板的表面孔隙率几乎可以忽略，这使得它具有近乎零吸水率与渗透率，从而能够满足多水区域的使用需求，且能够轻易擦拭掉表面污渍。由于高温烧成，使得岩板耐高温且不会变色、变形，而且不会释放出有毒的物质，不存在辐射，安全性能够得到保障，可以放置、处理食物。岩板还具有耐酸碱性以及极高的硬度和耐磨损性能，适用于作为桌子、厨房、实验室等对这方面要求严苛的场所。岩板还具有极高的美观度，其表面光滑细腻，具有石材的质感以及天然纹理；而且经过不断的创新，在颜色、品类上的可选择性也在逐步提高。岩板依据其优良的性能以及较高的美感，在应用端具有无限的想象空间。但是，其性脆、加工易开裂的缺点制约了岩板的发展。对于此缺点的改善，目前主要是从加工、窑炉、压机作为出发点，但对于岩板配方的研究相对较少。

就目前来说，岩板多采用K₂O(Na₂O)-Al₂O₃-SiO₂配方体系，铝含量低于日用瓷，烧后坯体游离石英含量达到15～25％，玻璃相含量为50～65％，由于石英与玻璃相热膨胀系数差异大，冷却时形成内应力，从而影响成品强度及加工性能。考虑到岩板采用陶瓷生产技术、工艺，在配方方面也存在许多相通之处，如在配方上进行优化设计，将有利于提高岩板的性能，对于建筑陶瓷产业的技术进步和应用发展具有良好的促进作用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高性能陶瓷岩板，通过配方设计，使得体系析出大量层状钙长石晶体，以减小与玻璃相热膨胀系数之间的差异，从而有效解决目前岩板容易开裂、崩边等缺陷问题，在具有良好稳定性的同时实现高韧性强度和低膨胀系数的目的。本发明的另一目的在于提供上述高性能陶瓷岩板的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种高性能陶瓷岩板，其原料组成为：滑石7.0～9.6wt％、硅灰石5.7～7.7wt％、硼钙石0.01～0.05wt％、黑泥0.04～0.2wt％、氧化铝0.06～0.3wt％、洗泥27.9～30wt％、锂瓷石17.5～20wt％、钠长石9.6～11wt％、钾长石24～32.19wt％。

本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的上述高性能陶瓷岩板的制备方法，包括以下步骤：

(1)将所述原料组成加入球磨机内进行一次混合球磨，得到混合物料；

(2)所述混合物料经陈腐、造粒、压力成型，得到陶瓷岩板坯体；

(3)所述陶瓷岩板坯体施釉后，在氧化气氛条件下于1190～1230℃温度烧结，保温时间为10～60min，即获得高性能陶瓷岩板。

进一步地，本发明制备方法所述步骤(1)中球磨时间为30～40min；混合物料的的细度为250目筛余0.05～0.08％。所述步骤(2)成型压力为15～20MPa。

上述方案中，本发明所述高性能陶瓷岩板为层状结构，主要由石英晶相、钙长石晶相和玻璃相组成，按照质量比石英晶相∶钙长石晶相∶玻璃相＝20～23∶25～45∶57～30。陶瓷岩板的线收缩率为8.77～8.89％，吸水率为0.39～0.45％，体积密度为2.42～2.43g/cm³，抗折强度为85.23～88.93MPa，断裂韧性2.40～2.51MPa·m^1/2。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过配方设计，使得体系析出大量层状钙长石晶体。而钙长石陶瓷具有较高强度、较低的热膨胀系数和优良的抗热震性能，且以硅灰石为钙源时，断裂模数达到了最大值，这主要归因于其良好的微观结构。因此，本发明引入CaO-MgO-Li₂O多元复合熔剂配方体系，不仅可以保证制品的低膨胀性能，提高了低膨胀陶瓷的热稳定性，而且烧成温度范围宽，受窑炉温度波动影响小；引入的CaO-MgO-Li₂O熔剂不仅使坯体形成更多的钙长石晶体，石英晶相减小，使得坯体具有高韧性强度，而且在冷却过程中减小与玻璃相的热膨胀系数差值避免形成内应力，从而显著提高了坯体的加工性。因此，本发明配方体系在氧化气氛条件下扩大了坯体的烧成温度范围，有效解决了产品难加工等缺陷问题，不仅保证了产品质量，而且为陶瓷岩板性能提升奠定了良好基础。

(2)本发明陶瓷岩板热稳定性好，所得胎体致密，钙长石/石英晶相比例可调，热膨胀系数可调，基于通用的建筑陶瓷釉料以及建筑陶瓷的生产过程即可，有助于实现产业升级，对于建筑陶瓷产业的技术进步和应用发展具有促进作用。

附图说明

下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：

图1是本发明实施例制得的陶瓷岩板的XRD图谱；

图2是本发明实施例制得的陶瓷岩板3％HF腐蚀30s所得的SEM图(a：3000倍；b：30000倍)。

具体实施方式

本发明实施例一种高性能陶瓷岩板，其原料组成为：滑石7.0～9.6wt％、硅灰石5.7～7.7wt％、硼钙石0.01～0.05wt％、黑泥0.04～0.2wt％、氧化铝0.06～0.3wt％、洗泥27.9～30wt％、锂瓷石17.5～20wt％、钠长石9.6～11wt％、钾长石24～32.19wt％。

各实施例的原料组成如表1所示。

表1本发明各实施例高性能陶瓷岩板的原料组成(wt％)

其中洗泥的化学组成(质量百分比)为：K₂O 0.25％、Na₂O 0.01％、MgO 0.03％、CaO0.05％、Fe₂O₃0.07％、TiO₂0.07％、Al₂O₃37.32％、SiO₂48.49％、灼烧减量13.71％。

本发明上述实施例高性能陶瓷岩板的制备方法，其步骤如下：

(1)将上述原料组成加入球磨机内进行一次混合球磨30～40min，得到细度为250目筛余0.05～0.08％的混合物料；

(2)上述混合物料经陈腐、造粒、15～20MP下压力成型，得到陶瓷岩板坯体；

(3)上述陶瓷岩板坯体施釉后，在氧化气氛条件下于1190～1230℃温度烧结，保温时间为10～60min，即获得高性能陶瓷岩板。

各实施例制备方法的工艺参数如表2所示。

表2本发明各实施例陶瓷岩板制备方法工艺参数

本发明上述实施例制得的陶瓷岩板，其性能指标(线收缩率、吸水率、体积密度、抗折强度、断裂韧性(直通口梁法))如表3所示。

表3本发明各实施例所得陶瓷岩板的性能指标

本发明实施例陶瓷岩板其石英晶相(SiO₂ PDF卡片46-1045)和钙长石晶相(CaAl₂Si₂O₈，PDF卡片41-1486)如图1所示。这说明合适的石英/钙长石晶相比例(按照质量比石英晶相∶钙长石晶相∶玻璃相＝23∶32∶45)和致密化，对于样品的抗折强度、断裂韧性和热膨胀系数有着重要的影响。当石英晶相含量减小，钙长石晶相增加有利于样品的抗折强度、断裂韧性的提高。

如图2所示，本发明陶瓷岩板除了玻璃相外，还有层状的钙长石晶相和残留的石英晶相。钙长石与玻璃相的热膨胀差值减小，可避免冷却过程中内应力差，同时层状结构可沿着片状孔隙切割而不易开裂，有利于断裂韧性的提高。

Claims (6)

1.一种高性能陶瓷岩板，其特征在于原料组成为：滑石7.0～9.6wt％、硅灰石5.7～7.7wt％、硼钙石0.01～0.05wt％、黑泥0.04～0.2wt％、氧化铝0.06～0.3wt％、洗泥27.9～30wt％、锂瓷石17.5～20wt％、钠长石9.6～11wt％、钾长石24～32.19wt％。

2.权利要求1所述高性能陶瓷岩板的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将所述原料组成加入球磨机内进行一次混合球磨，得到混合物料；

(2)所述混合物料经陈腐、造粒、压力成型，得到陶瓷岩板坯体；

(3)所述陶瓷岩板坯体施釉后，在氧化气氛条件下于1190～1230℃温度烧结，保温时间为10～60min，即获得高性能陶瓷岩板。

3.根据权利要求2所述高性能陶瓷岩板的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中球磨时间为30～40min；混合物料的细度为250目筛余0.05～0.08％。

4.根据权利要求2所述高性能陶瓷岩板的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)成型压力为15～20MPa。

5.根据权利要求2所述高性能陶瓷岩板的制备方法，其特征在于：所述高性能陶瓷岩板为层状结构，主要由石英晶相、钙长石晶相和玻璃相组成，按照质量比石英晶相∶钙长石晶相∶玻璃相＝20～23∶25～45∶57～30。

6.根据权利要求2或5所述高性能陶瓷岩板的制备方法，其特征在于：所述高性能陶瓷岩板的线收缩率为8.77～8.89％，吸水率为0.08～0.25％，体积密度为2.42～2.43g/cm³，抗折强度为85.23～88.93Mpa，断裂韧性2.40～2.51MPa·m^1/2。

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