CN88100211A

CN88100211A - 低膨胀陶瓷及其制造方法

Info

Publication number: CN88100211A
Application number: CN 88100211
Authority: CN
Inventors: 周健儿
Original assignee: Jingdezhen Ceramic Institute
Current assignee: Jingdezhen Ceramic Institute
Priority date: 1988-01-09
Filing date: 1988-01-09
Publication date: 1988-08-03

Abstract

一种Li₂O·nAl₂O₃·mSiO₂质低膨胀陶瓷及其制造方法，以9～12％(重量)工业碳酸锂，49～52％(重量)高岭土，37～39％(重量)石英为陶瓷基体原料，添加0.5～2.0％(重量)氧化锗作为烧结促进剂。用这种配方的合成材料可以制得主晶相为透锂长石固溶体，膨胀系数为-0.1～2.5×10^-7℃^-1，抗热震性强，抗折强度高，耐化学腐蚀好，形状复杂，规格各异，应用广泛的各种低膨胀陶瓷制品。本发明有效地解决了制品的微观结构与性能间的关系，可大规模稳定生产。

Description

本发明属于一种Li₂O·nAI₂O₃·mSiO₂质低膨胀陶瓷及其制造方法。

现有的锂铝硅酸盐质低膨胀陶瓷和公知的制造方法，目前在国内外基本上是采用热膨胀系数小的天然锂质物料或人工合成料为主要原料来制造此类产品。如美国专利US2991995所述的“低膨胀陶瓷及其制造方法”，US3499787所述的“低热膨胀陶瓷的制造方法”，分别使用了天然的透锂长石和锂辉石加粘土的制备方法。又如US3309208所述的“陶瓷的热膨胀性能控制方法”，是使用化学纯为99.9%的Li₂O和Al₂O₃、SiO₂先制成熔块，再与30～40%（重量）的粘土混合，经焙烧制得主晶相为β-锂辉石固熔体的低膨胀陶瓷。另外[日]素木洋一著《硅酸盐手册》第6.11节也介绍了“几种锂硅酸盐瓷的配方和热膨胀”。上述这些低膨胀陶瓷及其制造方法，至今仍存在着坯料的粒度条件严格，锂含量较高（5～12%Li₂O），烧成温度范围狭窄（10～15℃），工艺复杂，造价高，性能不够高和稳定，热膨胀系数为2～15×10^-7℃^-1（20℃～700℃），尤其在烧结中产品易发生变形，开裂等许多难以解决的问题。

本发明的任务是：保持Li₂CO₃、高岭土、石英并作为陶瓷基体原料，改进配方组成和生产工艺，严格控制及消除上述存在的问题，从而较好的解决该类产品微观结构与性能间的关系。

本发明的目的在于提供一种主晶相为透锂长石固溶体的低膨胀陶瓷及其制造方法。

本发明的详细描述如下：

用纯度为≥92%的工业碳酸锂9～12%（重量），高岭土49～52%（重量），石英37～39%（重量）作为陶瓷基体原料，氧化锗0.5～2.0%作矿化剂。具体工艺流程是：按上述配方准确配料后，球磨20小时（料∶球∶水＝1∶2∶0.8～1），浆料通过150～180目筛，在150～200℃温度下烘干，制成2～3Cm的粒块，然后在1330～1350℃温度下煅烧，保温2～3小时，而后粉碎成粉料。粉碎的方法可以是：干法（球磨、振动磨），湿法（球磨），所得合成粉料细度为过250目筛（筛余0.1%）。从膨润土，阿拉伯树胶，石蜡，聚乙烯醇和羧甲基纤维素等中选择一种作为工艺改性添加剂加入到粉料中可制备成各种加工成型所需的泥浆或可塑料、干压料。例如，在粉料中外加2～3%（重量）膨润土或1.5～2%（重量）阿拉伯树胶和30～34%（干基、重量）的水，适用于注浆成型;外加11～15%（重量）石蜡，适用于热压注成型;外加5～8%聚乙烯醇，适用于塑挤成型;外加1.5～2.5%（重量）羧甲基纤维素和6～8%（干基重量）水，适用于干压成型。最后将成型好的坯体置于1245～1330℃烧结，即可获得密实，不吸水，且主晶相为透锂长石固溶体，热膨胀系数为-0.1～2.5×10^-7℃^-1的各种低膨胀陶瓷制品。

本发明具有许多明显的效果：

（1）本发明所用原料来源方便，价廉;配方简单，易控制;先合成，后粉碎，再成型烧结的制造工艺方法，工序少而简便，工艺条件易控制，成本低。粉料在水介质中呈中性，PH＝7.5～8.0。

（2）产品性能提高且稳定，用本发明的配方组成和制造工艺，其产品的热膨胀系数更低，20～900℃ α＝-0.1～2.5×10^-7℃^-1

20～700℃ α＝-0.05～0.55×10^-7℃^-1

详见表（一），抗热震性能强 1000℃→20℃水中重复12次以上不裂，耐化学腐蚀，抗折强度 580～750Kg/Cm²。

（3）见表（二），采用添加氧化锗作为烧结促进剂的方法，可明显地增宽产品的烧结温度范围（35～40℃），简化了烧结工艺，产品变形开裂少，质量提高。

（4）可以适用于各种成型工艺，制造出各种形状复杂，不同规格的产品。

（5）扩大了产品的应用领域，品种多样化。例如：加热器，燃烧炉用材，热交换器部件，催化剂载体，厨房用具的加热部件，急冷急热反应池材，高温设备用耐火材料，电工、电子另部件，耐电弧构件，抗热震的理化学器用材，热膨胀标准器，低热膨胀充填剂等。

本发明实施例一：

按配方：工业Li₂CO₃10.7%（重量），萍乡石英37.3%（重量），苏州高岭土52%（重量），氧化锗0.5%（外加，重量）配料，按料∶球∶水＝1∶2∶0.8注入球磨坛球磨20小时，出料过150目筛，在150℃下烘干，制成2-3Cm粒块，在电炉中煅烧（煅烧温度1350℃），保温3小时，冷却后先粗碎过30目筛，然后湿法球磨，料∶球∶水＝1∶2.5∶0.9，球磨24小时，细磨至全部通过250目筛，烘干待用。

采用干压法成型：外加1.5%羧甲基纤维素（CMC），水6-8%（干基重量），在300Kg/Cm²压力下制成φ6Cm，厚0.8Cm园片，用于加热器填片。

实施例二：

采用注浆成型法，其工艺过程类同实施例（一），仅采用不同的工艺改性剂。即外加2%（重量）阿拉伯树胶和30～34%（干基重量）水;注成高12Cm，φ5Cm，壁厚0.8～1.0Cm的园管，用作发热体载体。

上述制品烘干后置于电炉中，在1280～1300℃烧结，保温1.5小时

其产品性能：α20～900℃＝1.5～2.01×10^-7℃^-1吸水率＜0.5%

抗折强度：595Kg/Cm²抗热震性能：1000℃→20℃水往返12次不裂。

表（一）低膨胀陶瓷配方与性能 Wt%

表（二）1^＃配方添加氧化锗（GeO₂）量与烧结温度范围及热膨胀系数

Claims

1、一种Li₂O·nAl₂O₃·mSiO₂质的低膨胀陶瓷；其特征在于：陶瓷基体原料中含工业碳酸锂9～12%(重量)，高岭土49～52%(重量)，石英37～39%(重量)，氧化锗0.5～2.0%(重量)，用上述配料可制成主晶相为透锂长石固溶体，膨胀系数为-0.1～2.5×10^-7℃^-1的各种低膨胀陶瓷制品。

2、一种Li₂O·nAl₂O₃·mSiO₂质低膨胀陶瓷的制造方法，包括材料制备，成型、烧结工艺，其特征是：

（1）先将工业碳酸锂、高岭土、石英、氧化锗配料混合，按照料∶球∶水＝1∶2∶0.8～1球磨20小时，烘干制成2～3Cm的粒块，在1330～1350℃中煅烧，保温2～3小时后，再经粉磨所得合成粉料即作为陶瓷基体原料;

（2）需从膨润土，阿拉伯树胶、石蜡、聚乙烯醇和羧甲基纤维素等中选择一种作为工艺改性剂，添加在所得的粉料中。

（3）成型后坯体在1245～1320℃温度中烧结。

3、按照权利要求1、2所述的低膨胀陶瓷及其制造方法、其特征在于所说的工业碳酸锂纯度是≥92%。