CN1298667C - 中温耐热陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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本发明涉及一种中温耐热陶瓷制品及其制备方法。中温耐热陶瓷由基料、辅料和添加剂组合烧结而成，基料为透锂长石和高岭土，辅料为碳酸锂，各原料的重量百分比为：透锂长石42～70%；高岭土30～50%；碳酸锂0～8%；增塑剂0～1%，原料中主要化学成分及其重量百分比含量为：SiO2 58～75%；Al2O3 18～35%；Li2O 4.5～7.5%。本发明由于加大Li2O的用量，在保证耐热陶瓷制品优异性能的前提下，可将烧成温度降至1150～1250℃，节约能耗40～50%。本耐热陶瓷，其热膨胀系数为2～3×10-6/℃，具有良好的热稳定性能，可应用于制造各式加热器皿。

Description

中温耐热陶瓷及其制备方法
技术领域：本发明涉及一种以成分为特征的中温耐热陶瓷制品及其制备方法，尤其是一种以透锂长石为主要晶相、抗热冲击性能优异的耐热陶瓷及其制备方法。
背景技术：目前国内外最常用的耐热陶瓷有二个系统，一个是以滑石-粘土-长石三元组合的MgO·Al2O3·SiO2系统，此系统产品主晶相为堇青石，其热膨胀系数4～6×10-6/℃。另一个是以锂辉石-高岭土-长石三元组分的Li2O·Al2O3·SiO2系统，此系统产品主晶相为锂长石和莫来石，其热膨胀系数3～4×10-6/℃。这两个系统的产品在1280～1320℃烧成，产品抗热冲击性能最高温度只有450～600℃。其不足之处一是制品热膨胀系数较高，抗热冲性能较差，不能在更苛刻的条件下使用；二是烧成温度较高，能耗高。
发明内容：本发明的目的在于针对现有耐热陶瓷的不足之处，提供一种制品热膨胀系数较低，抗热冲击性能好，应用领域广阔的耐热陶瓷的配方，并使其能在中温下烧成，节能减耗。
本发明所述的中温耐热陶瓷，由基料、辅料和添加剂组合烧结而成，基料为透锂长石和高岭土，透锂长石的主要成分分子式为Li2O·Al2O3·8SiO2；高岭土的主要成分分子式为Al2O3·2Si2O·2H2O；辅料为碳酸锂，主要成分分子式为Li2CO3，添加剂为增塑剂，各原料的重量百分比为：透锂长石42～70％；高岭土30～50％；碳酸锂0～8％；增塑剂0～1％，原料中主要化学成分为SiO2、Al2O3和Li2O，其重量百分比含量为：SiO2 58～75％；Al2O3 18～35％；Li2O 4.5～7.5％。
本发明所述的增塑剂，可选取羧甲基纤维素或腐植酸钠。
本发明所述的中温耐热陶瓷的制备方法，其工艺步骤包括：(1)原料精选，硬质原料破碎，去除杂质；(2)配料，按配方投料；(3)研磨，按：料∶球∶水＝1∶1.5∶0.8，研磨16～18小时；(4)过筛除铁，过250目筛余量＜0.5％；(5)注浆或可塑成型，按设计要求；(6)修坯，修正表面，打磨毛刺；(7)烧成，制品的烧成温度为1150～1250℃，烧成气氛为氧化焰，烧成时间5～6小时，其余按常规工艺流程操作。
本发明所述的中温耐热陶瓷是以透锂长石-高岭土组成的二元配方，烧成制品的主晶相为Li2Al2Si8O20的透锂长石。为了保证组分中有足够的碱金属氧化物(Li2O)含量，在配方中适当加入碳酸锂(Li2CO3)，一方面使产品的烧成温度降到1150～1250℃，另一方面保证烧后产品中的透锂长石含量有足够的数量。这样既可降低产品烧成温度，又可提高产品的热稳定性，减少能耗，降低成本。在配方中，加入适量的增塑剂，有利于成型工艺，提高制品的合格率和优质品率。
组分中的含锂矿物质既是助熔剂又是产品主晶相生成的基料。控制产品烧成温度，使产品表面形成自析亚光釉面，易清洗，安全卫生，古朴典雅，适应现代生活的要求。
本发明所述的中温耐热陶瓷，其热膨胀系数为2～3×10-6/℃，具有良好的热稳定性能，可应用于制造各式加热器皿。其烧成的耐热陶瓷产品具有优异的抗冷热冲击性能：可在15分钟内加热到800℃，用15℃冷水直接加到产品(器皿)里，不会爆裂，且连续5次以上，或把产品加热到800℃后立即放入15℃的冷水中，连续5次不会破裂。产品热稳定性能达到或超过国外同类产品的先进水平(请见下表)。
                     国内外耐热陶瓷性能对比表
Figure C20051003560500041
本发明的优点在于：除选用透锂长石作主料外，还适当添加碱金属化合物(Li2CO3)，使组分中氧化锂的含量控制在4.5～7.5％之间，这种超常规范围加大Li2O用量，最直接效果在于保证耐热陶瓷具有优异性能的前提下，将烧成温度降至1150～1250℃，在稳定的生产工艺中可控制在1200℃烧结，中温即可烧成制品。据有关报道，在1350℃烧成的陶瓷制品，其能耗4500～5000大卡/公斤瓷。本发明的中温耐热陶瓷最佳烧成温度为1200℃，可降低能耗40～50％。
具体实施方式：
实施例1：一种中温耐热陶瓷，其原料的重量百分比为：透锂长石50％；高岭土45％；碳酸锂4.5％；羧甲基纤维素0.5％，原料中三种主要氧化物的重量百分比含量为：SiO2 60～70％，Al2O3 30～35％，Li2O 5～6％，其制品的生产工艺步骤包括：(1)原料精选，硬质原料破碎，去除杂质；(2)配料，按配方配料；(3)研磨，按料∶球∶水＝1∶1.5∶0.8，研磨16～18小时；(4)过筛除铁，过250目筛余量＜0.5％；(5)注浆或可塑成型，按设计要求；(6)修坯，修正表面，打磨毛刺；(7)烧成，制品的烧成温度为1150～1250℃，烧成气氛为氧化焰，烧成时间5～6小时，其余按常规工艺流程操作。
实施例2：一种中温耐热陶瓷，其原料的重量百分比为：透锂长石60％；紫木节(为高岭土的一种，主要成分相同，下同)36.5％；碳酸锂2.5％；腐植酸钠1.0％，原料中三种主要氧化物的重量百分比含量为：SiO2 70～75％，Al2O3 20～25％，Li2O 4.5～6.5％。
实施例3：一种中温耐热陶瓷，其原料的重量百分比为：透锂长石69％；紫木节30％；羧甲基纤维素1.0％，原料中三种主要氧化物的重量百分比含量为：SiO2 65～70％，Al2O3 25～30％，Li2O 4.5～6.5％。
实施例4：一种中温耐热陶瓷，其原料的重量百分比为：透锂长石42％；高岭土50％；碳酸锂7.5％；羧甲基纤维素0.5％，使原料中三种主要氧化物的重量百分比含量为：SiO2 60～65％，Al2O3 30～35％，Li2O 5.0～7.5％。
实施例2～实施例4的生产工艺步骤与实施例1相同。

Claims (3)

1、一种中温耐热陶瓷，由基料、辅料和添加剂组合烧结而成，其特征在于：基料为透锂长石和高岭土，透锂长石的主要成分分子式为Li2O·Al2O3·8SiO2；高岭土的主要成分分子式为Al2O3·2Si2O·2H2O；辅料为碳酸锂，主要成分分子式为Li2CO3；添加剂为增塑剂，各原料的重量百分比为：透锂长石42～70％；高岭土30～50％；碳酸锂0～8％；增塑剂0～1％，原料中主要化学成分为SiO2、Al2O3和Li2O，其重量百分比含量为：SiO258～75％；Al2O318～35％；Li2O4.5～7.5％。
2、根据权利要求1所述的中温耐热陶瓷，其特征在于：所述增塑剂为羧甲基纤维素或腐植酸钠。
3、根据权利要求1所述的中温耐热陶瓷的制备方法，其工艺步骤包括：(1)原料精选，硬质原料破碎，去除杂质；(2)配料，按配方配料；(3)研磨，按料∶球∶水＝1∶1.5∶0.8，研磨16～18小时；(4)过筛除铁，过250目筛余量＜0.5％；(5)注浆或可塑成型，按设计要求；(6)修坯，修正表面，打磨毛刺；(7)烧成，制品的烧成温度为1150～1250℃，烧成气氛为氧化焰，烧成时间5～6小时。
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