CN114751720A - 一种低收缩陶瓷制品及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低收缩陶瓷制品的制备方法，包括以下步骤：准备泥浆基础原料；将所述泥浆基础原料制成低收缩泥浆；所述低收缩泥浆陈腐后利用高压树脂模具完成压力成型，干燥后得到坯体；所述坯体经烧成后得到低收缩陶瓷制品；其中，所述泥浆基础原料按重量份计包括：钾钠砂10～25份、叶腊石5～15份、白云石0.5～2份、煅烧滑石1.0～3.0份、水洗泥20～35份、瓷土10～20份、煅烧铝矾土2～5份，煅烧高岭土5～10份、锂辉石1～3份。本发明制得的低收缩陶瓷制品兼具收缩率低、吸水率低、强度高的特点。

Description

一种低收缩陶瓷制品及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷制品技术领域，尤其涉及一种低收缩陶瓷制品及其制备方法。
背景技术
陶瓷在高温烧结密实化的过程中会不可避免的发生15％～20％的体积收缩，如果收缩不均匀，就极易造成陶瓷内部应力集中，进而导致内部成分或致密度不均匀、变形和开裂等问题，从而影响陶瓷的物理和化学性能。因此，亟待开发一种低收缩陶瓷制品。
现有技术中，CN112624733A公开了一种低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯及其制备工艺，其采用传统的石膏注浆模式制得低收缩的陶瓷制品。所述低收缩的陶瓷制品能够控制在11～15％，但是得到的低收缩的陶瓷制品的坯体强度往往较低，同时的坯体的吸水率高，这种坯体在使用中会吸水或吸收潮气，造成釉裂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种低收缩陶瓷制品的制备方法，其制得的低收缩陶瓷制品兼具收缩率低、吸水率低、强度高的特点。
本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种低收缩陶瓷制品，其兼具收缩率低、吸水率低、强度高的特点。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低收缩陶瓷制品的制备方法，包括以下步骤：
准备泥浆基础原料；
将所述泥浆基础原料制成低收缩泥浆；
所述低收缩泥浆陈腐后利用高压树脂模具完成压力成型，干燥后得到坯体；
所述坯体经烧成后得到低收缩陶瓷制品；
其中，所述泥浆基础原料按重量份计包括：钾钠砂10～25份、叶腊石5～15份、白云石0.5～2份、煅烧滑石1.0～3.0份、水洗泥20～35份、瓷土10～20份、煅烧铝矾土2～5份，煅烧高岭土5～10份、锂辉石1～3份。
在一种实施方式中，所述泥浆基础原料包括下述以质量百分比计的化学成分：二氧化硅58～68wt％、三氧化铝22～30wt％、三氧化二铁0.15～1.0wt％、二氧化钛0～0.3wt％、氧化钙0.1～1.5wt％、氧化镁0.5～2wt％、氧化钾0.5～3.5wt％、氧化钠0.5～2.0wt％、氧化锂0.1～1.8wt％、烧失4～8wt％。
在一种实施方式中，所述泥浆基础原料的硅铝质量百分比为2～3。
在一种实施方式中，所述低收缩泥浆由下述制备方法制成：
将所述泥浆基础原料中的钾钠砂、叶腊石、白云石、煅烧滑石、锂辉石、煅烧铝矾土和煅烧高岭土与水混合得到第一混合料，所述第一混合料研磨后得到第一浆料；
将所述泥浆基础原料中的水洗泥、瓷土与水和解胶剂混合搅拌后得到第二浆料；
将所述第一浆料与第二浆料混合得到所述低收缩泥浆。
在一种实施方式中，所述第一混合料球磨后得到第一浆料，所述球磨过程中的转速为17～22转/分钟，球磨时间为8～15h。
在一种实施方式中，所述泥浆基础原料中的水洗泥与瓷土的质量和：水：解胶剂的质量比为100：(35～50)：(0.3～1)；
所述解胶剂为水玻璃或/和聚丙烯酸钠。
在一种实施方式中，所述低收缩泥浆的中位粒径为8～15μm、比重为1.72～1.78g/mL。
在一种实施方式中，所述低收缩泥浆陈腐后利用高压树脂模具在0.80～1.2MPa压力条件下完成成型。
在一种实施方式中，烧成条件为：烧成温度为1170～1220℃，烧成周期为15～22h。
在一种实施方式中，所述低收缩陶瓷制品的收缩率≤10％，吸水率≤0.5％，成瓷强度≥90Mpa。
为解决上述问题，本发明还提供了一种低收缩陶瓷制品，所述低收缩陶瓷制品由上述低收缩陶瓷制品的制备方法制得。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明在原料配方上引入叶腊石、煅烧高岭土、煅烧铝矾土等低收缩材料进入泥浆配方，同时引入了锂辉石和煅烧滑石、白云石作为助融原料，再通过控制原料的化学成分具有合适的硅铝质量百分比，同时结合高压树脂模具压力成型的工艺方法使得制备出来的成品的收缩率小于10％，成瓷强度为90MPa以上，吸水率小于等于0.5％，大大提高了低收缩陶瓷制品的美观和合格率，提高了客户的满意度，为企业和客户增值。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明作进一步地详细描述。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低收缩陶瓷制品的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备泥浆基础原料；
现有技术中为了实现得到低收缩泥浆，往往会在原料配方中引入降低收缩率的原料，这样能够有效降低坯体的收缩率，但是同时会使得生坯强度明显降低，也会导致坯体的吸水率明显增大，这种坯体在使用中会吸水或吸收潮气，造成釉裂。
为解决上述问题，本发明提供了一种能够兼具收缩率、强度和吸水率的泥浆基础原料。在一种实施方式中，其中，所述泥浆基础原料按重量份计包括：钾钠砂10～25份、叶腊石5～15份、白云石0.5～2份、煅烧滑石1.0～3.0份、水洗泥20～35份、瓷土10～20份、煅烧铝矾土2～5份，煅烧高岭土5～10份、锂辉石1～3份。
优选地，所述泥浆基础原料按重量份计包括：钾钠砂15～20份、叶腊石8～12份、白云石1～1.5份、煅烧滑石1.5～2.5份、水洗泥25～30份、瓷土12～18份、煅烧铝矾土3～4份，煅烧高岭土6～9份、锂辉石1.5～2.5份。
需要说明的是，本发明通过引入叶腊石、煅烧高岭土、煅烧铝矾土等低膨胀材料降低了成品的收缩率，同时引入了锂辉石和煅烧滑石、白云石作为助融原料，再通过控制原料的化学成分具有合适的硅铝质量百分比，最终达到成品兼具收缩率、强度和吸水率的效果。
进一步地，在一种实施方式中，所述泥浆基础原料包括下述以质量百分比计的化学成分：二氧化硅58～68wt％、三氧化铝22～30wt％、三氧化二铁0.15～1.0wt％、二氧化钛0～0.3wt％、氧化钙0.1～1.5wt％、氧化镁0.5～2wt％、氧化钾0.5～3.5wt％、氧化钠0.5～2.0wt％、氧化锂0.1～1.8wt％、烧失4～8wt％。在此范围内，配方的化学成分具有合适的硅铝质量百分比。
优选地，所述泥浆基础原料的硅铝质量百分比为2～3。硅铝质量百分比过高将导致坯体烧成过程中易出现风惊，成品易变形开裂同时不耐急冷或急热；硅铝过低将导致成品易出现龟裂。
S2、将所述泥浆基础原料制成低收缩泥浆；
现有技术中往往采用传统的石膏注浆模式制得低收缩的陶瓷制品，但是传统的石膏注浆一天只能注一次浆，生产效率低，同时石膏注浆是无压力注浆会导致成品密实度略差，成品易变形。本发明后续步骤中利用高压树脂模具完成压力成型，解决了上述问题，但相比于传统的石膏注浆，采用高压成型容易堵塞模具，吸浆时间较长，而且生产效率低。
为解决上述问题，本发明提出了所述低收缩泥浆由下述制备方法制成：将所述泥浆基础原料中的钾钠砂、叶腊石、白云石、煅烧滑石、锂辉石、煅烧铝矾土和煅烧高岭土与水混合得到第一混合料，所述第一混合料研磨后得到第一浆料；
将所述泥浆基础原料中的水洗泥、瓷土与水和解胶剂混合搅拌后得到第二浆料；
将所述第一浆料与第二浆料混合得到所述低收缩泥浆。
本发明中，所述低收缩泥浆采用二次配料工艺制得，将瘠性原料和塑性原料分别配料。具体地，所述瘠性原料包括钾钠砂、叶腊石、白云石、煅烧滑石、锂辉石、煅烧铝矾土和煅烧高岭土，将上述瘠性原料与水混合后研磨得到第一浆料。在一种实施方式中，所述第一混合料球磨后得到第一浆料，所述球磨过程中的转速为17～22转/分钟，球磨时间为8～15h。
所述塑性原料包括水洗泥、瓷土。所述塑性原料与水和解胶剂混合后，采用化浆的方式制得第二浆料。在一种实施方式中，所述泥浆基础原料中的水洗泥与瓷土的质量和：水：解胶剂的质量比为100：(35～50)：(0.3～1)；所述解胶剂为水玻璃或/和聚丙烯酸钠。
本发明二次配料工艺制得所述低收缩泥浆，这样就有效的规避了塑性原料与瘠性原料一起研磨，导致制得的所述低收缩泥浆里掺杂过多的细颗粒，从而在后续高压成型过程中堵塞高压树脂模具的孔隙。在一种实施方式中，所述低收缩泥浆的中位粒径为8～15μm、比重为1.72～1.78g/mL。
S3、所述低收缩泥浆陈腐后利用高压树脂模具完成压力成型，干燥后得到坯体；
本发明采用特定的工艺制得所述低收缩泥浆，所述低收缩泥浆里避免掺杂过多的细颗粒，从而在高压成型过程中不容易发生堵塞高压树脂模具的孔隙的问题。因此，本发明能够进一步提高成型压力。在一种实施方式中，所述低收缩泥浆陈腐后利用高压树脂模具在0.80～1.2MPa压力条件下完成成型。优选地，所述低收缩泥浆陈腐后利用高压树脂模具在1.1～1.2MPa压力条件下完成成型。
在一种实施方式中，所述高压树脂模具采用了德国或日本生产的树脂进行制作，能够在1.2MPa的压力条件下成型。
采用高压树脂模具实现高压成型有利于提高成品的致密度，降低成品的收缩率，同时结合配方中的锂辉石和煅烧滑石、白云石原料，通过控制原料的化学成分具有合适的硅铝质量百分比，最终达到成品兼具收缩率、强度和吸水率的效果。
S4、所述坯体经烧成后得到低收缩陶瓷制品。
一般而言，降低坯体的收缩率，容易造成坯体不容易烧结。本发明通过引入了锂辉石和煅烧滑石、白云石作为助融原料，以改善坯体的烧结性能。在一种实施方式中，烧成条件为：烧成温度为1170～1220℃，烧成周期为15～22h。最终得到了兼具低收缩率、高强度和低吸水率的成品。在一种实施方式中，所述低收缩陶瓷制品的收缩率≤10％，吸水率≤0.5％，成瓷强度≥90Mpa。
相应地，本发明还提供了一种低收缩陶瓷制品，所述低收缩陶瓷制品由上述低收缩陶瓷制品的制备方法制得。所述低收缩陶瓷制品兼具低收缩率、高强度和低吸水率，在一种实施方式中，所述低收缩陶瓷制品的收缩率≤10％，吸水率≤0.5％，成瓷强度≥90Mpa。
下面以具体实施例进一步说明本发明：
实施例1
本实施例提供一种低收缩陶瓷制品的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备泥浆基础原料；
按照表1中实施例1栏所示的配方准备泥浆基础原料，所述泥浆基础原料烧成后的化学成分如表2所示。
S2、将所述泥浆基础原料制成低收缩泥浆；
将所述泥浆基础原料中的钾钠砂、叶腊石、白云石、煅烧滑石、锂辉石、煅烧铝矾土和煅烧高岭土与水混合得到第一混合料，所述第一混合料球磨后得到第一浆料；
所述球磨过程中的转速为20转/分钟，球磨时间为12h。
将所述泥浆基础原料中的水洗泥、瓷土与水和解胶剂混合搅拌后得到第二浆料；
所述泥浆基础原料中的水洗泥与瓷土的质量和：水：解胶剂的质量比为100：40：0.5；
所述解胶剂为水玻璃。
将所述第一浆料与第二浆料混合得到所述低收缩泥浆。
所述低收缩泥浆的中位粒径为10μm、比重为1.75g/mL。
S3、所述低收缩泥浆陈腐后利用高压树脂模具在0.80MPa压力条件下成型，干燥后得到坯体；
S4、所述坯体经烧成后得到低收缩陶瓷制品；
烧成条件为：烧成温度为1190℃，烧成周期为18h。
实施例2
本实施例提供一种低收缩陶瓷制品的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备泥浆基础原料；
按照表1中实施例2栏所示的配方准备泥浆基础原料，所述泥浆基础原料烧成后的化学成分如表2所示。
S2、将所述泥浆基础原料制成低收缩泥浆；
将所述泥浆基础原料中的钾钠砂、叶腊石、白云石、煅烧滑石、锂辉石、煅烧铝矾土和煅烧高岭土与水混合得到第一混合料，所述第一混合料球磨后得到第一浆料；
所述球磨过程中的转速为22转/分钟，球磨时间为12h。
将所述泥浆基础原料中的水洗泥、瓷土与水和解胶剂混合搅拌后得到第二浆料；
所述泥浆基础原料中的水洗泥与瓷土的质量和：水：解胶剂的质量比为100：35：1；
所述解胶剂为水玻璃。
将所述第一浆料与第二浆料混合得到所述低收缩泥浆。
所述低收缩泥浆的中位粒径为8μm、比重为1.78g/mL。
S3、所述低收缩泥浆陈腐后利用高压树脂模具在1.0MPa压力条件下成型，干燥后得到坯体；
S4、所述坯体经烧成后得到低收缩陶瓷制品；
烧成条件为：烧成温度为1190℃，烧成周期为18h。
实施例3
本实施例提供一种低收缩陶瓷制品的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备泥浆基础原料；
按照表1中实施例3栏所示的配方准备泥浆基础原料，所述泥浆基础原料烧成后的化学成分如表2所示。
S2、将所述泥浆基础原料制成低收缩泥浆；
将所述泥浆基础原料中的钾钠砂、叶腊石、白云石、煅烧滑石、锂辉石、煅烧铝矾土和煅烧高岭土与水混合得到第一混合料，所述第一混合料球磨后得到第一浆料；
所述球磨过程中的转速为17转/分钟，球磨时间为18h。
将所述泥浆基础原料中的水洗泥、瓷土与水和解胶剂混合搅拌后得到第二浆料；
所述泥浆基础原料中的水洗泥与瓷土的质量和：水：解胶剂的质量比为100：50：0.3；
所述解胶剂为水玻璃。
将所述第一浆料与第二浆料混合得到所述低收缩泥浆。
所述低收缩泥浆的中位粒径为15μm、比重为1.72g/mL。
S3、所述低收缩泥浆陈腐后利用高压树脂模具在1.2MPa压力条件下成型，干燥后得到坯体；
S4、所述坯体经烧成后得到低收缩陶瓷制品；
烧成条件为：烧成温度为1190℃，烧成周期为18h。
对比例1
本实施例提供一种陶瓷制品的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备泥浆基础原料；
按照表1中对比例1栏所示的配方准备泥浆基础原料，所述泥浆基础原料烧成后的化学成分如表2所示。
S2、将所述泥浆基础原料制成泥浆；
将所述泥浆基础原料中的钾钠砂、煅烧滑石与水混合得到第一混合料，所述第一混合料球磨后得到第一浆料；
所述球磨过程中的转速为17转/分钟，球磨时间为18h。
将所述泥浆基础原料中的水洗泥、瓷土与水和解胶剂混合搅拌后得到第二浆料；
所述泥浆基础原料中的水洗泥与瓷土的质量和：水：解胶剂的质量比为100：50：0.3；
所述解胶剂为水玻璃。
将所述第一浆料与第二浆料混合得到所述泥浆。
S3、所述泥浆陈腐后利用高压树脂模具在1.2MPa压力条件下成型，干燥后得到坯体；
S4、所述坯体经烧成后得到陶瓷制品；
烧成条件为：烧成温度为1190℃，烧成周期为18h。
对实施例1～3制得的低收缩陶瓷制品和对比例1制得的陶瓷制品进行性能测试，测试结果如表3所示。
表1为实施例1～3和对比例1中泥浆基础原料的配方
Figure BDA0003608182500000081
表2为实施例1～3和对比例1中泥浆基础原料的化学成分组成
Figure BDA0003608182500000091
表3为实施例1～3和对比例1制得的陶瓷制品的性能测试结果
总收缩率(％) 成瓷强度(MPa) 吸水率(％)
实施例1 9.7 93 0.30
实施例2 9.5 92 0.26
实施例3 9.8 95 0.35
对比例1 12.8 68 0.65
对比实施例3和对比例1可知，本发明在原料配方上通过引入叶腊石、煅烧高岭土、煅烧铝矾土等低膨胀材料降低了成品的收缩率，同时引入了锂辉石和煅烧滑石、白云石作为助融原料，再通过控制原料的化学成分具有合适的硅铝质量百分比，并以特定的制浆工艺结合高压树脂模具压力成型的工艺方法，最终制得收缩率小于10％，成瓷强度为90MPa以上，吸水率小于等于0.5％的低收缩陶瓷制品。
以上所述是发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种低收缩陶瓷制品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
准备泥浆基础原料；
将所述泥浆基础原料制成低收缩泥浆；
所述低收缩泥浆陈腐后利用高压树脂模具完成压力成型，干燥后得到坯体；
所述坯体经烧成后得到低收缩陶瓷制品；
其中，所述泥浆基础原料按重量份计包括：钾钠砂10～25份、叶腊石5～15份、白云石0.5～2份、煅烧滑石1.0～3.0份、水洗泥20～35份、瓷土10～20份、煅烧铝矾土2～5份，煅烧高岭土5～10份、锂辉石1～3份。
2.如权利要求1所述的低收缩陶瓷制品的制备方法，其特征在于，所述泥浆基础原料包括下述以质量百分比计的化学成分：二氧化硅58～68wt％、三氧化铝22～30wt％、三氧化二铁0.15～1.0wt％、二氧化钛0～0.3wt％、氧化钙0.1～1.5wt％、氧化镁0.5～2wt％、氧化钾0.5～3.5wt％、氧化钠0.5～2.0wt％、氧化锂0.1～1.8wt％、烧失4～8wt％。
3.如权利要求2所述的低收缩陶瓷制品的制备方法，其特征在于，所述泥浆基础原料的硅铝质量百分比为2～3。
4.如权利要求1所述的低收缩陶瓷制品的制备方法，其特征在于，所述低收缩泥浆由下述制备方法制成：
将所述泥浆基础原料中的钾钠砂、叶腊石、白云石、煅烧滑石、锂辉石、煅烧铝矾土和煅烧高岭土与水混合得到第一混合料，所述第一混合料研磨后得到第一浆料；
将所述泥浆基础原料中的水洗泥、瓷土与水和解胶剂混合搅拌后得到第二浆料；
将所述第一浆料与第二浆料混合得到所述低收缩泥浆。
5.如权利要求4所述的低收缩陶瓷制品的制备方法，其特征在于，所述第一混合料球磨后得到第一浆料，所述球磨过程中的转速为17～22转/分钟，球磨时间为8～15h。
所述泥浆基础原料中的水洗泥与瓷土的质量和：水：解胶剂的质量比为100：(35～50)：(0.3～1)；
所述解胶剂为水玻璃或/和聚丙烯酸钠。
6.如权利要求4所述的低收缩陶瓷制品的制备方法，其特征在于，所述低收缩泥浆的中位粒径为8～15μm、比重为1.72～1.78g/mL。
7.如权利要求1所述的低收缩陶瓷制品的制备方法，其特征在于，所述低收缩泥浆陈腐后利用高压树脂模具在0.80～1.2MPa压力条件下完成成型。
8.如权利要求1所述的低收缩陶瓷制品的制备方法，其特征在于，烧成条件为：烧成温度为1170～1220℃，烧成周期为15～22h。
9.如权利要求1所述的低收缩陶瓷制品的制备方法，其特征在于，所述低收缩陶瓷制品的收缩率≤10％，吸水率≤0.5％，成瓷强度≥90Mpa。
10.一种低收缩陶瓷制品，其特征在于，所述低收缩陶瓷制品由权利要求1～9任一项所述的低收缩陶瓷制品的制备方法制得。
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