CN116425520A - 一种高锂抗热震功能陶瓷制品及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高锂抗热震功能陶瓷制品及其制备方法，陶瓷制品包括坯料与釉料，以重量百分数计，所述坯料由如下原料组成：50～58％的锂霞石、30～35％的高岭土、8～10％的石英、2～3％的膨润土、1～2％的硼酸、0.5～1％的氧化镁。陶瓷制品的制备方法包括坯体制备，素烧，施釉，烧成等步骤。通过合适的坯料配比，以高含锂量更高的锂霞石为重要原料的陶瓷制品，形成锂含量高达5～6％，这样热膨胀系数很低，抗热霞性能强，能在1000～1100摄氏度温度下投入常温冷水(20摄氏度)不炸裂，热稳定性好。

Description

一种高锂抗热震功能陶瓷制品及其制备方法
技术领域
本发明及陶瓷制品技术领域，尤其涉及一种高锂抗热震功能陶瓷制品及其制备方法。
背景技术
陶瓷材料是指用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料，具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点，因而在高温工程方面得到越来越广泛的应用。在高温环境下使用的陶瓷材料，需要经受力及应力循环的作用，有时还会受到环境介质的侵蚀和冲刷以及温度骤变的热震冲击等。从设计角度不但要考虑材料的温度水平，还要考虑材料承受热震冲击的能力。
为此现有技术中对陶瓷的抗热震功能有所研究，例如专利申请号为CN202111433579.7、名称为一种抗热震复相陶瓷材料的专利，该专利中记载了在氧化铝为主晶相的基础上，加入氧化锆、莫来石等作为结合相，使得制备的复相材料能具有高抗热震的效果。但是，该类陶瓷材料制备过程，烧结温度高达1600℃，并且主要是针对高温后放在空气中冷却不炸裂，针对可入水的抗裂性并未进行验证。
又如专利申请号为CN202210059080.2、名称为一种高温抗热震性陶瓷材料及其制备方法的专利，该专利中利用多种组分进行混合后注塑成型，使得制备的陶瓷材料能在预热到200℃后注入1650℃的金属溶液也能不炸，使得该类陶瓷材料能适用于金属冶炼行业。该专利技术中的材料主要是应用与冶炼行业，冶炼行业并不会针对加热后的产品加入冷水中验证其抗裂性，为此，该专利技术中的产品，不能应用于需要加热后应用在冷水中的情况下使用。
为此，现有技术中，如专利申请号为CN202110494842.7、名称为一种高抗热震性陶瓷器皿及其制备方法的专利，该专利中，利用含锂的矿石作为原料，配合其他硅酸盐无机非金矿石以制备具有高抗热震的陶瓷器皿，该陶瓷器皿能在加热在800℃后投入室温水(20℃)的情况下不炸裂，使得该陶瓷材料可制成抗震性能较高的工件及日用器皿。但是，该专利技术中陶瓷器皿只能加热至800℃投入室温水中不炸，针对温度应用更高的情况，该陶瓷器皿并不适用，为此，现有必要提供一种能使加热到更高温度下投入室温水中不炸裂的抗热震陶瓷。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种高锂抗热震功能陶瓷制品及其制备方法，其解决了现有技术中含锂陶瓷加热后入水能抗裂的加热温度较小的问题。
根据本发明的实施例，提供了一种高锂抗热震功能陶瓷制品，包括坯料与釉料，以重量百分数计，所述坯料由如下原料组成：50～58％的锂霞石、30～35％的高岭土、8～10％的石英、2～3％的膨润土、1～2％的硼酸、0.5～1％的氧化镁。
本发明还提供了一种高锂抗热震功能陶瓷制品的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备坯体
其中，所述坯料的原料以重量百分数计，为50～58％的锂霞石、30～35％的高岭土、8～10％的石英、2～3％的膨润土、1～2％的硼酸、0.5～1％的氧化镁；
(2)素烧
将步骤(1)中制备的坯体干燥后，置于1220～1240℃的温度条件下煅烧12～16h，并保温预设时间，得到素坯；
(3)施釉
将步骤(2)中的素坯进行施釉操作；
(4)釉烧
将步骤(3)中施釉后的素坯在1200～1220℃温度条件下煅烧10～12h，得到陶瓷制品。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本申请以高含锂量更高的锂霞石为重要原料的陶瓷制品，形成锂含量高达5～6％，这样热膨胀系数很低，抗热霞性能强，能在1000～1100摄氏度温度下投入常温冷水(20摄氏度)不炸裂，热稳定性好。
2、本申请在保证高含锂量的前提下，加大了瘠性料锂霞石的加入量，可避免或有效降低陶瓷材料成型过程存在的可塑性不好的隐患，在保证陶瓷材料化学成分要求下，选择可塑性高的高岭土和膨润土很重要。
3、本研究工艺采用二次烧成技术，高温素烧较低点温度釉烧，既保证了产品使用强度又要保证素坯挂釉的吸水率要求，控制素坯吸水率10～15％。
4、本制备工艺的烧成过程中，包括素、釉烧，并且会适当进行保温，这样使产品为β锂霞石量生成完全，残余石英完全融化于融体中，降低膨胀系数、锂霞石具有很强助熔作用，促使产品瓷化、降低烧成温度。
5、本研究陶瓷吸水率为5～10％，膨胀系数1～2×10-6摄氏度(20～1200摄氏度)，含水在5～10％的产品最为适宜，因为有一定吸水率，这样热震小，其大于10％，容易导致产品太大透水，而含水太小，又容易烧结，导致陶瓷产品的性能较差。
6、本研究陶瓷制品可制成抗震性能较高的工件及日用器皿，例如耐热陶瓷主要餐具类用瓷，烤箱内餐具，煲类陶瓷，烧煮茶器以及医药化工用陶瓷，还有些特殊用途耐热陶瓷等。
7、坯料中含有的，硼酸、氧化镁属于低膨胀系数的原料，在确保整个坯料体系的具有较低的膨胀系数的原料外，还能进一步降低熔融温度，使石英尽快熔于料液中，降低其膨胀系数，提高产品使用性能。
8、由于加入锂霞石量大，其料为瘠性料，影响陶瓷材料成型困难，在保证其化学成分稳定在一定范围内，本申请选用可塑性强的高岭土和膨润土，这样保证产品在烧成温度、气氛、收缩率、成型可塑性、呈色等烧成工艺要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
原料说明：
β型锂霞石：选用煅烧温度在972～1000摄氏度进行处理后的锂霞石，其化学成分包括：46.4％的SiO2、39.8％的Al2O3、0.35％的Fe2O3、1.10％的TiO2、0.26％的CaO、0.18％的MgO、0.11％的Na2O、11.8％的Li2O。
高岭土：选用可塑性强的多水高岭土，例如叙永土、埃洛土。
石英：选用的石英中SiO2的含量99％及以上。
膨润土：选用白度70°以上。
锂辉石：选用煅烧处理后的β型锂辉石，其化学成分包括：6.00％的Li2O、25.56％的Al2O3、63.72％的SiO2、0.26％的Fe2O3、0.17％的CaO。
锂磷铝石：其化学成分包括：9.60％的Li2O、34.81％的Al2O3、0.56％的SiO2、0.25％的Fe2O3、3.19％的F、46.86％的P2O5。
下列涉及的素烧过程的保温时间为0.5-2h。
实施例1
本实施例中提出了一种高锂抗热震功能陶瓷制品的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)制备坯体
S1、坯料称量：按照重量份数计，称取50.5份锂霞石、34份高岭土、10份石英、3份膨润土、2份硼酸、0.5份氧化镁，得到坯料混合物备用；
S2、将步骤S1中的坯料混合物，按照坯料混合物：球：水的质量比为1：1.5：0.7的比例在球磨粉碎机中湿磨24h，粉碎成泥浆，料浆细度达到万孔筛余4％，得到料浆；所述泥浆的比重为1.50g/cm3；
S3、将步骤S2的料浆脱水至含水量为25％的泥饼，放入泥库中均化一月后，经练泥机反复真空练泥2次，得到可塑性坯料；
S4、将步骤S3中的可塑性坯料进行成型得到坯体，并将坯体在60摄氏度温度下或自然干燥后，可进行精修坯，最后在100摄氏度或自然条件下干燥至含水量小于1％。
(2)素烧
将步骤S4中干燥后的坯体，置于1220℃的温度条件下煅烧16h，并保温预设时间，得到素坯，素坯吸水率为10％；
(3)施釉
施釉之前需制备釉浆，制备所述釉浆具体包括以下步骤：
A1、以重量份数计，称取锂霞石35份，长石15份，石英10份，无铅无毒低膨胀熔块20份，苏州土3份，氧化锌5份，得到釉料混合物备用；
A2、将步骤A1中的釉料混合物，按照釉料混合物：球：水＝1：1.5：0.6比例在球磨粉碎机中湿磨48h，釉浆经高梯度湿式吸铁器除铁过筛，细度达到万孔筛余0.3％，得到釉浆，所述釉浆的比重为1.55g/cm3。
将步骤(2)中的素坯表面，用浸、淋、喷釉等工艺，将步骤A2中的釉料均匀涂附在坯体表面进行施釉操作，釉层厚度2～3mm，且釉坯干燥至水份含量1％以下；
(4)釉烧
将步骤(3)中施釉后的素坯(釉坯)在1200℃温度条件下煅烧12h，得到陶瓷制品1。
实施例2
本实施例中提出了一种高锂抗热震功能陶瓷制品的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)制备坯体
S1、坯料称量：按照重量份数计，称取52份锂霞石、32份高岭土、10份石英、3份膨润土、2份硼酸、1份氧化镁，得到坯料混合物备用；
S2、将步骤S1中的坯料混合物，按照坯料混合物：球：水的质量比为1：1.6：0.7的比例在球磨粉碎机中湿磨24h，粉碎成泥浆，料浆细度达到万孔筛余3％，得到料浆；所述泥浆的比重为1.55g/cm3；
S3、将步骤S2的料浆脱水至含水量为28％的泥饼，放入泥库中均化一月后，经练泥机反复真空练泥2次，得到可塑性坯料；
S4、将步骤S3中的可塑性坯料进行成型得到坯体，并将坯体在70摄氏度温度下或自然干燥后，可进行精修坯，最后在100摄氏度或自然条件下干燥至含水量小于1％。
(2)素烧
将步骤S4中干燥后的坯体，置于1220℃的温度条件下煅烧14h，并保温预设时间，得到素坯，素坯吸水率为10％；
(3)施釉
施釉之前需制备釉浆，制备所述釉浆具体包括以下步骤：
A1、以重量份数计，称取锂霞石43份，长石16份，石英20份，无铅无毒低膨胀熔块24份，苏州土4份，氧化锌5份，得到釉料混合物备用；
A2、将步骤A1中的釉料混合物，按照釉料混合物：球：水＝1：2：0.6比例在球磨粉碎机中湿磨48h，釉浆经高梯度湿式吸铁器除铁过筛，细度达到万孔筛余0.5％，得到釉浆，所述釉浆的比重为1.65g/cm3。
将步骤(2)中的素坯表面，用浸、淋、喷釉等工艺，将步骤A2中的釉料均匀涂附在坯体表面进行施釉操作，釉层厚度2～3mm，且釉坯干燥至水份含量1％以下；
(4)釉烧
将步骤(3)中施釉后的素坯(釉坯)在1220℃温度条件下煅烧10h，得到陶瓷制品2。
实施例3
本实施例中提出了一种高锂抗热震功能陶瓷制品的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)制备坯体
S1、坯料称量：按照重量份数计，称取55份锂霞石、31份高岭土、9份石英、2.5份膨润土、1.5份硼酸、1份氧化镁，得到坯料混合物备用；
S2、将步骤S1中的坯料混合物，按照坯料混合物：球：水的质量比为1：1.8：0.7的比例在球磨粉碎机中湿磨24h，粉碎成泥浆，料浆细度达到万孔筛余4％，得到料浆；所述泥浆的比重为1.60g/cm3；
S3、将步骤S2的料浆脱水至含水量为30％的泥饼，放入泥库中均化一月后，经练泥机反复真空练泥2～3次，得到可塑性坯料；
S4、将步骤S3中的可塑性坯料进行成型得到坯体，并将坯体在80摄氏度温度下或自然干燥后，可进行精修坯，最后在100摄氏度或自然条件下干燥至含水量小于1％。
(2)素烧
将步骤S4中干燥后的坯体，置于1230℃的温度条件下煅烧12～16h，并保温预设时间，得到素坯，素坯吸水率为15％；
(3)施釉
施釉之前需制备釉浆，制备所述釉浆具体包括以下步骤：
A1、以重量份数计，称取锂霞石38份，长石18份，石英16份，无铅无毒低膨胀熔块30份，苏州土5份，氧化锌4份，得到釉料混合物备用；
A2、将步骤A1中的釉料混合物，按照釉料混合物：球：水＝1：2：0.6比例在球磨粉碎机中湿磨48h，釉浆经高梯度湿式吸铁器除铁过筛，细度达到万孔筛余0.4％，得到釉浆，所述釉浆的比重为1.65g/cm3。
将步骤(2)中的素坯表面，用浸、淋、喷釉等工艺，将步骤A2中的釉料均匀涂附在坯体表面进行施釉操作，釉层厚度2～3mm，且釉坯干燥至水份含量1％以下；
(4)釉烧
将步骤(3)中施釉后的素坯(釉坯)在1220℃温度条件下煅烧12h，得到陶瓷制品3。
实施例4
本实施例中提出了一种高锂抗热震功能陶瓷制品的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)制备坯体
S1、坯料称量：按照重量份数计，称取58份锂霞石、30份高岭土、8份石英、2份膨润土、1份硼酸、1份氧化镁，得到坯料混合物备用；
S2、将步骤S1中的坯料混合物，按照坯料混合物：球：水的质量比为1：1.5：0.7的比例在球磨粉碎机中湿磨24h，粉碎成泥浆，料浆细度达到万孔筛余3％，得到料浆；所述泥浆的比重为1.65g/cm3；
S3、将步骤S2的料浆脱水至含水量为25％的泥饼，放入泥库中均化一月后，经练泥机反复真空练泥2～3次，得到可塑性坯料；
S4、将步骤S3中的可塑性坯料进行成型得到坯体，并将坯体在80摄氏度温度下或自然干燥后，可进行精修坯，最后在100摄氏度或自然条件下干燥至含水量小于1％。
(2)素烧
将步骤S4中干燥后的坯体，置于1240℃的温度条件下煅烧14h，并保温预设时间，得到素坯，素坯吸水率为15％；
(3)施釉
施釉之前需制备釉浆，制备所述釉浆具体包括以下步骤：
A1、以重量份数计，称取锂霞石40份，长石20份，石英14份，无铅无毒低膨胀熔块26份，苏州土4份，氧化锌3份，得到釉料混合物备用；
A2、将步骤A1中的釉料混合物，按照釉料混合物：球：水＝1：2：0.6比例在球磨粉碎机中湿磨48h，釉浆经高梯度湿式吸铁器除铁过筛，细度达到万孔筛余0.5％，得到釉浆，所述釉浆的比重为1.60g/cm3。
将步骤(2)中的素坯表面，用浸、淋、喷釉等工艺，将步骤A2中的釉料均匀涂附在坯体表面进行施釉操作，釉层厚度2～3mm，且釉坯干燥至水份含量1％以下；
(4)釉烧
将步骤(3)中施釉后的素坯(釉坯)在1220℃温度条件下煅烧12h，得到陶瓷制品4。
实施例5
本实施例中提出了一种高锂抗热震功能陶瓷制品的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)制备坯体
S1、坯料称量：按照重量份数计，称取75份锂霞石、50份高岭土、12份石英、3份膨润土、2.5份硼酸、1份氧化镁，得到坯料混合物备用；
S2、将步骤S1中的坯料混合物，按照坯料混合物：球：水的质量比为1：1.8：0.7的比例在球磨粉碎机中湿磨24h，粉碎成泥浆，料浆细度达到万孔筛余4％，得到料浆；所述泥浆的比重为1.65g/cm3；
S3、将步骤S2的料浆脱水至含水量为30％的泥饼，放入泥库中均化一月后，经练泥机反复真空练泥2～3次，得到可塑性坯料；
S4、将步骤S3中的可塑性坯料进行成型得到坯体，并将坯体在75摄氏度温度下或自然干燥后，可进行精修坯，最后在100摄氏度或自然条件下干燥至含水量小于1％。
(2)素烧
将步骤S4中干燥后的坯体，置于1240℃的温度条件下煅烧12h，并保温预设时间，得到素坯，素坯吸水率为15％；
(3)施釉
施釉之前需制备釉浆，制备所述釉浆具体包括以下步骤：
A1、以重量份数计，称取锂霞石45份，长石19份，石英18份，无铅无毒低膨胀熔块28份，苏州土3份，氧化锌3份，得到釉料混合物备用；
A2、将步骤A1中的釉料混合物，按照釉料混合物：球：水＝1：1.8：0.6比例在球磨粉碎机中湿磨48h，釉浆经高梯度湿式吸铁器除铁过筛，细度达到万孔筛余0.3％，得到釉浆，所述釉浆的比重为1.60g/cm3。
将步骤(2)中的素坯表面，用浸、淋、喷釉等工艺，将步骤A2中的釉料均匀涂附在坯体表面进行施釉操作，釉层厚度2～3mm，且釉坯干燥至水份含量1％以下；
(4)釉烧
将步骤(3)中施釉后的素坯(釉坯)在1220℃温度条件下煅烧10h，得到陶瓷制品5。
对比例1
本实施例中提出了一种高锂抗热震功能陶瓷制品的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)制备坯体
S1、坯料称量：按照重量份数计，称取52份锂霞石、32份高岭土、10份石英、3份膨润土，得到坯料混合物备用；
S2、将步骤S1中的坯料混合物，按照坯料混合物：球：水的质量比为1：1.6：0.7的比例在球磨粉碎机中湿磨24h，粉碎成泥浆，料浆细度达到万孔筛余3％，得到料浆；所述泥浆的比重为1.55g/cm3；
S3、将步骤S2的料浆脱水至含水量为28％的泥饼，放入泥库中均化一月后，经练泥机反复真空练泥2次，得到可塑性坯料；
S4、将步骤S3中的可塑性坯料进行成型得到坯体，并将坯体在70摄氏度温度下或自然干燥后，可进行精修坯，最后在100摄氏度或自然条件下干燥至含水量小于1％。
(2)素烧
将步骤S4中干燥后的坯体，置于1220℃的温度条件下煅烧14h，并保温预设时间，得到素坯，素坯吸水率为10％；
(3)施釉
施釉之前需制备釉浆，制备所述釉浆具体包括以下步骤：
A1、以重量份数计，称取锂霞石43份，长石16份，石英20份，无铅无毒低膨胀熔块24份，苏州土4份，氧化锌5份，得到釉料混合物备用；
A2、将步骤A1中的釉料混合物，按照釉料混合物：球：水＝1：2：0.6比例在球磨粉碎机中湿磨48h，釉浆经高梯度湿式吸铁器除铁过筛，细度达到万孔筛余0.5％，得到釉浆，所述釉浆的比重为1.65g/cm3。
将步骤(2)中的素坯表面，用浸、淋、喷釉等工艺，将步骤A2中的釉料均匀涂附在坯体表面进行施釉操作，釉层厚度2～3mm，且釉坯干燥至水份含量1％以下；
(4)釉烧
将步骤(3)中施釉后的素坯(釉坯)在1220℃温度条件下煅烧10h，得到对比陶瓷制品1。
对比例2
本实施例中提出了一种高锂抗热震功能陶瓷制品的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)制备坯体
S1、坯料称量：按照重量份数计，称取58份锂磷铝石、30份高岭土、8份石英、2份膨润土、1份硼酸、1份氧化镁，得到坯料混合物备用；
S2、将步骤S1中的坯料混合物，按照坯料混合物：球：水的质量比为1：1.5：0.7的比例在球磨粉碎机中湿磨24h，粉碎成泥浆，料浆细度达到万孔筛余3％，得到料浆；所述泥浆的比重为1.65g/cm3；
S3、将步骤S2的料浆脱水至含水量为25％的泥饼，放入泥库中均化一月后，经练泥机反复真空练泥2～3次，得到可塑性坯料；
S4、将步骤S3中的可塑性坯料进行成型得到坯体，并将坯体在80摄氏度温度下或自然干燥后，可进行精修坯，最后在100摄氏度或自然条件下干燥至含水量小于1％。
(2)素烧
将步骤S4中干燥后的坯体，置于1240℃的温度条件下煅烧14h，并保温预设时间，得到素坯，素坯吸水率为15％；
(3)施釉
施釉之前需制备釉浆，制备所述釉浆具体包括以下步骤：
A1、以重量份数计，称取锂磷铝石40份，长石20份，石英14份，无铅无毒低膨胀熔块26份，苏州土4份，氧化锌3份，得到釉料混合物备用；
A2、将步骤A1中的釉料混合物，按照釉料混合物：球：水＝1：2：0.6比例在球磨粉碎机中湿磨48h，釉浆经高梯度湿式吸铁器除铁过筛，细度达到万孔筛余0.5％，得到釉浆，所述釉浆的比重为1.60g/cm3。
将步骤(2)中的素坯表面，用浸、淋、喷釉等工艺，将步骤A2中的釉料均匀涂附在坯体表面进行施釉操作，釉层厚度2～3mm，且釉坯干燥至水份含量1％以下；
(4)釉烧
将步骤(3)中施釉后的素坯(釉坯)在1220℃温度条件下煅烧12h，得到对比陶瓷制品2。
对比例3
本实施例中提出了一种高锂抗热震功能陶瓷制品的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)制备坯体
S1、坯料称量：按照重量份数计，称取48份锂霞石、35份高岭土、10份石英、3份膨润土、2份硼酸、1份氧化镁，得到坯料混合物备用；
S2、将步骤S1中的坯料混合物，按照坯料混合物：球：水的质量比为1：1.5：0.7的比例在球磨粉碎机中湿磨24h，粉碎成泥浆，料浆细度达到万孔筛余4％，得到料浆；所述泥浆的比重为1.50g/cm3；
S3、将步骤S2的料浆脱水至含水量为25％的泥饼，放入泥库中均化一月后，经练泥机反复真空练泥2次，得到可塑性坯料；
S4、将步骤S3中的可塑性坯料进行成型得到坯体，并将坯体在60摄氏度温度下或自然干燥后，可进行精修坯，最后在100摄氏度或自然条件下干燥至含水量小于1％。
(2)素烧
将步骤S4中干燥后的坯体，置于1220℃的温度条件下煅烧16h，并保温预设时间，得到素坯，素坯吸水率为10％；
(3)施釉
施釉之前需制备釉浆，制备所述釉浆具体包括以下步骤：
A1、以重量份数计，称取锂霞石35份，长石15份，石英10份，无铅无毒低膨胀熔块20份，苏州土3份，氧化锌5份，得到釉料混合物备用；
A2、将步骤A1中的釉料混合物，按照釉料混合物：球：水＝1：1.5：0.6比例在球磨粉碎机中湿磨48h，釉浆经高梯度湿式吸铁器除铁过筛，细度达到万孔筛余0.3％，得到釉浆，所述釉浆的比重为1.55g/cm3。
将步骤(2)中的素坯表面，用浸、淋、喷釉等工艺，将步骤A2中的釉料均匀涂附在坯体表面进行施釉操作，釉层厚度2～3mm，且釉坯干燥至水份含量1％以下；
(4)釉烧
将步骤(3)中施釉后的素坯(釉坯)在1200℃温度条件下煅烧12h，得到对比陶瓷制品3。
对比例4
本实施例中提出了一种高锂抗热震功能陶瓷制品的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)制备坯体
S1、坯料称量：按照重量份数计，称取52份锂辉石、1.2份碳酸锂、32份高岭土、10份石英、3份膨润土、2份硼酸、1份氧化镁，得到坯料混合物备用；
S2、将步骤S1中的坯料混合物，按照坯料混合物：球：水的质量比为1：1.6：0.7的比例在球磨粉碎机中湿磨24h，粉碎成泥浆，料浆细度达到万孔筛余3％，得到料浆；所述泥浆的比重为1.55g/cm3；
S3、将步骤S2的料浆脱水至含水量为28％的泥饼，放入泥库中均化一月后，经练泥机反复真空练泥2～3次，得到可塑性坯料；
S4、将步骤S3中的可塑性坯料进行成型得到坯体，并将坯体在70摄氏度温度下或自然干燥后，可进行精修坯，最后在100摄氏度或自然条件下干燥至含水量小于1％。
(2)素烧
将步骤S4中干燥后的坯体，置于1220℃的温度条件下煅烧14h，并保温预设时间，得到素坯，素坯吸水率为10％；
(3)施釉
施釉之前需制备釉浆，制备所述釉浆具体包括以下步骤：
A1、以重量份数计，称取锂辉石43份，碳酸锂1份，长石16份，石英20份，无铅无毒低膨胀熔块24份，苏州土4份，氧化锌5份，得到釉料混合物备用；
A2、将步骤A1中的釉料混合物，按照釉料混合物：球：水＝1：2：0.6比例在球磨粉碎机中湿磨48h，釉浆经高梯度湿式吸铁器除铁过筛，细度达到万孔筛余0.5％，得到釉浆，所述釉浆的比重为1.65g/cm3。
将步骤(2)中的素坯表面，用浸、淋、喷釉等工艺，将步骤A2中的釉料均匀涂附在坯体表面进行施釉操作，釉层厚度2～3mm，且釉坯干燥至水份含量1％以下；
(4)釉烧
将步骤(3)中施釉后的素坯(釉坯)在1220℃温度条件下煅烧10h，得到对比陶瓷制品4。
对比例5
本实施例中提出了一种高锂抗热震功能陶瓷制品的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)制备坯体
S1、坯料称量：按照重量份数计，称取60份锂霞石、26份高岭土、5份石英、2份膨润土、1份硼酸、1份氧化镁，得到坯料混合物备用；
S2、将步骤S1中的坯料混合物，按照坯料混合物：球：水的质量比为1：1.5：0.7的比例在球磨粉碎机中湿磨24h，粉碎成泥浆，料浆细度达到万孔筛余4％，得到料浆；所述泥浆的比重为1.50g/cm3；
S3、将步骤S2的料浆脱水至含水量为25％的泥饼，放入泥库中均化一月后，经练泥机反复真空练泥2次，得到可塑性坯料；
S4、将步骤S3中的可塑性坯料进行成型得到坯体，并将坯体在60摄氏度温度下或自然干燥后，可进行精修坯，最后在100摄氏度或自然条件下干燥至含水量小于1％。
(2)素烧
将步骤S4中干燥后的坯体，置于1220℃的温度条件下煅烧16h，并保温预设时间，得到素坯，素坯吸水率为10％；
(3)施釉
施釉之前需制备釉浆，制备所述釉浆具体包括以下步骤：
A1、以重量份数计，称取锂霞石35份，长石15份，石英10份，无铅无毒低膨胀熔块20份，苏州土3份，氧化锌5份，得到釉料混合物备用；
A2、将步骤A1中的釉料混合物，按照釉料混合物：球：水＝1：1.5：0.6比例在球磨粉碎机中湿磨48h，釉浆经高梯度湿式吸铁器除铁过筛，细度达到万孔筛余0.3％，得到釉浆，所述釉浆的比重为1.55g/cm3。
将步骤(2)中的素坯表面，用浸、淋、喷釉等工艺，将步骤A2中的釉料均匀涂附在坯体表面进行施釉操作，釉层厚度2～3mm，且釉坯干燥至水份含量1％以下；
(4)釉烧
将步骤(3)中施釉后的素坯(釉坯)在1200℃温度条件下煅烧12h，得到对比陶瓷制品5。
对比例6
本实施例中提出了一种高锂抗热震功能陶瓷制品的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)制备坯体
S1、坯料称量：按照重量份数计，称取50.5份锂霞石、34份高岭土、10份石英、3份膨润土、2份硼酸、0.5份氧化镁，得到坯料混合物备用；
S2、将步骤S1中的坯料混合物，按照坯料混合物：球：水的质量比为1：1.5：0.7的比例在球磨粉碎机中湿磨24h，粉碎成泥浆，料浆细度达到万孔筛余4％，得到料浆；所述泥浆的比重为1.50g/cm3；
S3、将步骤S2的料浆脱水至含水量为25％的泥饼，放入泥库中均化一月后，经练泥机反复真空练泥2次，得到可塑性坯料；
S4、将步骤S3中的可塑性坯料进行成型得到坯体，并将坯体在60摄氏度温度下或自然干燥后，可进行精修坯，最后在100摄氏度或自然条件下干燥至含水量小于1％。
(2)素烧
将步骤S4中干燥后的坯体，置于1220℃的温度条件下煅烧16h，并保温预设时间，得到素坯，素坯吸水率为10％；
(3)施釉
施釉之前需制备釉浆，制备所述釉浆具体包括以下步骤：
A1、以重量份数计，称取长石15份，石英10份，无铅无毒低膨胀熔块20份，苏州土3份，氧化锌5份，得到釉料混合物备用；
A2、将步骤A1中的釉料混合物，按照釉料混合物：球：水＝1：1.5：0.6比例在球磨粉碎机中湿磨48h，釉浆经高梯度湿式吸铁器除铁过筛，细度达到万孔筛余0.3％，得到釉浆，所述釉浆的比重为1.55g/cm3。
将步骤(2)中的素坯表面，用浸、淋、喷釉等工艺，将步骤A2中的釉料均匀涂附在坯体表面进行施釉操作，釉层厚度2～3mm，且釉坯干燥至水份含量1％以下；
(4)釉烧
将步骤(3)中施釉后的素坯(釉坯)在1200℃左右的温度条件下煅烧12h，得到对比陶瓷制品6。
对比例7
本实施例与实施例1中的区别在于：素烧过程中，烧制完成的坯体直接冷却，不进行保温处理，其他步骤与实施例1中均相同，制备得到对比陶瓷制品7。
效果验证：
将实施例1-5以及对比实施例1-6进行抗热震测试，结果如表1所示：
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表1
注：
项目1表示：膨胀系数(×10-6℃)
项目2表示：吸水率(％)
项目3表示：将陶瓷制品加热至800℃后立即转入室温(20℃)水中项目4表示：将陶瓷制品加热至900℃后立即转入室温(20℃)水中项目5表示：将陶瓷制品加热至950℃后立即转入室温(20℃)水中项目6表示：将陶瓷制品加热至1000℃后立即转入室温(20℃)水中项目7表示：将陶瓷制品加热至1050℃后立即转入室温(20℃)水中项目8表示：将陶瓷制品加热至1100℃后立即转入室温(20℃)水中
且，项目1测试时，采用全自动热膨胀仪在20～1200摄氏度的温度范围内，在温度范围内改变温度1摄氏度时陶瓷材料尺寸平均相对增加值即为项目1测试的数值。项目2的产品的吸水率的测试方法参见GB/T 3299-2011《日用陶瓷器吸水率测定方法》中记载的方法测定。
通过表1中陶瓷制品1-5的测试数据可以看出：本申请的陶瓷制品，热膨胀系数很低，抗热霞性能强，能在1000～1100摄氏度温度下投入常温冷水(20摄氏度)不炸裂，热稳定性好。
通过陶瓷制品1与对比陶瓷制品3、5的测试数据比较可以看出，锂霞石在整个釉料中的含量不宜过高或过低，因为锂霞石料为瘠性料，其影响陶瓷材料的成型，在保证其化学成分稳定在一定范围内，需要选用适宜配比的且可塑性强的高岭土和膨润土，以保证陶瓷产品在烧成温度、气氛、收缩率、成型可塑性、呈色等烧成工艺要求，因此，不看难看出锂霞石在整个坯料、釉料中占比都具重要性，并且需要适宜配比的高岭土与膨润土，以此达到高抗热震的效果。
通过陶瓷制品2与对比陶瓷制品1的测试数据比较可以看出，即便硼酸与氧化镁在整个坯料中的占比不大，但是对制备的产品的性能还是稍有影响，明显可以看出，陶瓷制品2的抗热震性能更优，能在加热在1100摄氏度后直接加入20摄氏度的室温水中不炸，而对比陶瓷制品1在加热至1100摄氏度后加入20摄氏度的室温水中炸裂了，为此，可以看出硼酸与氧化镁在整个坯料中也能辅助提高陶瓷制品的抗热震效果。
通过陶瓷制品4与对比陶瓷制品2的测试数据比较可以看出，即便采用锂含量较大的锂磷铝石加入至坯料体系中，由于其他组分含量差异较大，导致，即便采用与陶瓷制品4中相同的配比以及对应的制备工艺参数，发现制备的陶瓷制品的性能也是低于陶瓷制品4的，为此，可以看出，在整个体系中，锂含量的高低并非为能否提高成品陶瓷的抗热震效果的唯一因素，在整个体系中，其他组分的含量也有一定影响，为此，可以得出，只有选用高锂含量且其他组分适宜的锂霞石，在整个体系中才能达到在1000～1100摄氏度温度下投入常温冷水(20摄氏度)不炸裂的效果。
通过陶瓷制品2与对比陶瓷制品4的测试数据比较可以看出：对比陶瓷制品4的坯料与釉料中锂的含量是根据锂辉石加上碳酸锂的总含量与陶瓷制品2中坯料和釉料的锂含量持平的方式设计的，但是，通过测试数据可以看出，明显，在陶瓷体系中，即便锂含量相同的情况下，也不能使制备的陶瓷的性能持平，明显，只有选用锂霞石，才能达到本申请的效果，同时，通过直接添加碳酸锂的方式，成本也比利用锂霞石的方式成不更高，不利于控制成本批量生产。
通过陶瓷制品1与对比陶瓷制品7的测试数据比较可以看出：在陶瓷制品制备过程中，素烧过程中适当保温能有利于β锂霞石量生成完全，明显保温后的成品的抗热震效果更优，且收缩率更好。
综上，本申请提供的陶瓷及其制备方法具有如下优点与效果：
1、以高含锂量更高的锂霞石为重要原料的陶瓷制品，形成锂含量高达5～6％，这样热膨胀系数很低，抗热霞性能强，能在1000～1100摄氏度温度下投入常温冷水(20摄氏度)不炸裂，热稳定性好。
2、在保证高含锂量的前提下，必须加大瘠性料锂霞石的加入量，这样存在陶瓷材料成型可塑性不好的隐患，在保证陶瓷材料化学成分要求下，选择可塑性高的高岭土和膨润土很重要。
3、本研究工艺采用二次烧成技术，高温素烧较低点温度釉烧，既保证了产品使用强度又要保证素坯挂釉的吸水率要求，控制素坯吸水率10～15％。
4、烧成过程中，包括素、釉烧，适当进行保温，这样使产品为β锂霞石量生成完全，残余石英完全融化于融体中，降低膨胀系数、锂霞石具有很强助熔作用，促使产品瓷化、降低烧成温度。
5、本研究陶瓷吸水率为5～10％，膨胀系数1～2×10-6摄氏度(20～1200摄氏度)，含水在5～10％的产品最为适宜，因为有一定吸水率，这样热震小，其大于10％，容易导致产品太大透水，而含水太小，又容易烧结，导致陶瓷产品的性能较差。
6、本研究陶瓷制品可制成抗震性能较高的工件及日用器皿，例如耐热陶瓷主要餐具类用瓷，烤箱内餐具，煲类陶瓷，烧煮茶器以及医药化工用陶瓷，还有些特殊用途耐热陶瓷等。
7、坯料中含有的，硼酸、氧化镁属于低膨胀系数的原料，在确保整个坯料体系的具有较低的膨胀系数的原料外，还能进一步降低熔融温度，使石英尽快熔于料液中，降低其膨胀系数，提高产品使用性能。
8、由于加入锂霞石量大，其料为瘠性料，影响陶瓷材料成型困难，在保证其化学成分稳定在一定范围内，本申请选用可塑性强的高岭土和膨润土，这样保证产品在烧成温度、气氛、收缩率、成型可塑性、呈色等烧成工艺要求。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种高锂抗热震功能陶瓷制品，包括坯料与釉料，其特征在于：以重量百分数计，所述坯料由如下原料组成：50～58％的锂霞石、30～35％的高岭土、8～10％的石英、2～3％的膨润土、1～2％的硼酸、0.5～1％的氧化镁。
2.如权利要求1所述的一种高锂抗热震功能陶瓷制品，其特征在于：所述锂霞石为高温煅烧处理的β型锂霞石，且所述β型锂霞石中包括：46.4％的SiO2、39.8％的Al2O3、0.35％的Fe2O3、1.10％的TiO2、0.26％的CaO、0.18％的MgO、0.11％的Na2O、11.8％的Li2O。
3.如权利要求1所述的一种高锂抗热震功能陶瓷制品，其特征在于：所述高岭石为多水高岭石。
4.如权利要求1所述的一种高锂抗热震功能陶瓷制品，其特征在于：所述石英中SiO2的含量为99％，所述膨润土的白度为70°以上。
5.如权利要求1所述的一种高锂抗热震功能陶瓷制品，其特征在于：以重量份计，所述釉料由如下原料组成：锂霞石35～45份、长石15～20份、石英10～20份、无铅无毒低膨胀熔块20～30份、苏州土3～5份、氧化锌3～5份。
6.如权利要求1所述的一种高锂抗热震功能陶瓷制品，其特征在于：所述陶瓷制品的耐温急变性能为在1000℃～1100℃温度下投入20℃的常温冷水中不炸裂。
7.如权利要求1-6任意一项所述的一种高锂抗热震功能陶瓷制品的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)制备坯体
其中，所述坯料的原料以重量百分数计，为50～58％的锂霞石、30～35％的高岭土、8～10％的石英、2～3％的膨润土、1～2％的硼酸、0.5～1％的氧化镁；
(2)素烧
将步骤(1)中制备的坯体干燥后，置于1220～1240℃的温度条件下煅烧12～16h，并保温预设时间，得到素坯；
(3)施釉
将步骤(2)中的素坯进行施釉操作；
(4)釉烧
将步骤(3)中施釉后的素坯在1200～1220℃温度条件下煅烧10～12h，得到陶瓷制品。
8.如权利要求7所述的一种高锂抗热震功能陶瓷制品的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，制备坯体具体包括以下步骤：
S1、按照原料配比进行称量备料，得到坯料混合物备用；
S2、将步骤S1中的坯料混合物，按照坯料混合物：球：水的质量比为1：(1.5～2)：0.7的比例在球磨粉碎机中湿磨，粉碎成泥浆，料浆细度达到万孔筛余2～4％，得到料浆；
S3、将步骤S2的料浆脱水至含水量为25％～30％的泥饼，放入泥库中均化一月后，经练泥机反复真空练泥2～3次，得到可塑性坯料；
S4、将步骤S3中的可塑性坯料进行成型得到坯体，并将坯体干燥至含水量小于1％。
9.如权利要求8所述的一种高锂抗热震功能陶瓷制品的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，施釉之前需制备釉浆，制备所述釉浆具体包括以下步骤：
A1、以重量份数计，称取锂霞石35～45份，长石15～20份，石英10～20份，无铅无毒低膨胀熔块20～30份，苏州土3～5份，氧化锌3～5份，得到釉料混合物备用；
A2、将步骤A1中的釉料混合物，按照釉料混合物：球：水＝1：(1.5～2)：0.6比例在球磨粉碎机中湿磨得，直至细度达到万孔筛余0.3～0.5％，得到釉浆。
10.如权利要求9所述的一种高锂抗热震功能陶瓷制品的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述泥浆的比重为1.50～1.65g/cm3；步骤A2中，所述釉浆的比重为1.55～1.65g/cm3；步骤(3)中，施釉的釉层厚度为2～3mm。
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