中溫耐熱陶瓷及其製備方法
2023-05-05 00:58:51 4
專利名稱:中溫耐熱陶瓷及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種以成分為特徵的中溫耐熱陶瓷製品及其製備方法，尤其是一種以透鋰長石為主要晶相、抗熱衝擊性能優異的耐熱陶瓷及其製備方法。
背景技術：
目前國內外最常用的耐熱陶瓷有二個系統，一個是以滑石-粘土-長石三元組合的MgO·Al2O3·SiO2系統，此系統產品主晶相為堇青石，其熱膨脹係數4～6×10-6/℃。另一個是以鋰輝石-高嶺土-長石三元組分的Li2O·Al2O3·SiO2系統，此系統產品主晶相為鋰長石和莫來石，其熱膨脹係數3～4×10-6/℃。這兩個系統的產品在1280～1320℃燒成，產品抗熱衝擊性能最高溫度只有450～600℃。其不足之處一是製品熱膨脹係數較高，抗熱衝性能較差，不能在更苛刻的條件下使用；二是燒成溫度較高，能耗高。
發明內容
本發明的目的在於針對現有耐熱陶瓷的不足之處，提供一種製品熱膨脹係數較低，抗熱衝擊性能好，應用領域廣闊的耐熱陶瓷的配方，並使其能在中溫下燒成，節能減耗。
本發明所述的中溫耐熱陶瓷，由基料、輔料和添加劑組合燒結而成，基料為透鋰長石和高嶺土，透鋰長石的主要成分分子式為Li2O·Al2O3·8SiO2；高嶺土的主要成分分子式為Al2O3·2Si2O·2H2O；輔料為碳酸鋰，主要成分分子式為Li2CO3，添加劑為增塑劑，各原料的重量百分比為透鋰長石42～70％；高嶺土30～50％；碳酸鋰0～8％；增塑劑0～1％，原料中主要化學成分為SiO2、Al2O3和Li2O，其重量百分比含量為SiO258～75％；Al2O318～35％；Li2O 4.5～7.5％。
本發明所述的增塑劑，可選取羧甲基纖維素或腐植酸鈉。
本發明所述的中溫耐熱陶瓷的製備方法，其工藝步驟包括(1)原料精選，硬質原料破碎，去除雜質；(2)配料，按配方投料；(3)研磨，按料∶球∶水＝1∶1.5∶0.8，研磨16～18小時；(4)過篩除鐵，過250目篩餘量＜0.5％；(5)注漿或可塑成型，按設計要求；(6)修坯，修正表面，打磨毛刺；(7)燒成，製品的燒成溫度為1150～1250℃，燒成氣氛為氧化焰，燒成時間5～6小時，其餘按常規工藝流程操作。
本發明所述的中溫耐熱陶瓷是以透鋰長石-高嶺土組成的二元配方，燒成製品的主晶相為Li2Al2Si8O20的透鋰長石。為了保證組分中有足夠的鹼金屬氧化物(Li2O)含量，在配方中適當加入碳酸鋰(Li2CO3)，一方面使產品的燒成溫度降到1150～1250℃，另一方面保證燒後產品中的透鋰長石含量有足夠的數量。這樣既可降低產品燒成溫度，又可提高產品的熱穩定性，減少能耗，降低成本。在配方中，加入適量的增塑劑，有利於成型工藝，提高製品的合格率和優質品率。
組分中的含鋰礦物質既是助熔劑又是產品主晶相生成的基料。控制產品燒成溫度，使產品表面形成自析亞光釉面，易清洗，安全衛生，古樸典雅，適應現代生活的要求。
本發明所述的中溫耐熱陶瓷，其熱膨脹係數為2～3×10-6/℃，具有良好的熱穩定性能，可應用於製造各式加熱器皿。其燒成的耐熱陶瓷產品具有優異的抗冷熱衝擊性能可在15分鐘內加熱到800℃，用15℃冷水直接加到產品(器皿)裡，不會爆裂，且連續5次以上，或把產品加熱到800℃後立即放入15℃的冷水中，連續5次不會破裂。產品熱穩定性能達到或超過國外同類產品的先進水平(請見下表)。
國內外耐熱陶瓷性能對比表
本發明的優點在於除選用透鋰長石作主料外，還適當添加鹼金屬化合物(Li2CO3)，使組分中氧化鋰的含量控制在4.5～7.5％之間，這種超常規範圍加大Li2O用量，最直接效果在於保證耐熱陶瓷具有優異性能的前提下，將燒成溫度降至1150～1250℃，在穩定的生產工藝中可控制在1200℃燒結，中溫即可燒成製品。據有關報導，在1350℃燒成的陶瓷製品，其能耗4500～5000大卡/公斤瓷。本發明的中溫耐熱陶瓷最佳燒成溫度為1200℃，可降低能耗40～50％。
具體實施方式
實施例1一種中溫耐熱陶瓷，其原料的重量百分比為透鋰長石50％；高嶺土45％；碳酸鋰4.5％；羧甲基纖維素0.5％，原料中三種主要氧化物的重量百分比含量為SiO260～70％，Al2O330～35％，Li2O 5～6％，其製品的生產工藝步驟包括(1)原料精選，硬質原料破碎，去除雜質；(2)配料，按配方配料；(3)研磨，按料∶球∶水＝1∶1.5∶0.8，研磨16～18小時；(4)過篩除鐵，過250目篩餘量＜0.5％；(5)注漿或可塑成型，按設計要求；(6)修坯，修正表面，打磨毛刺；(7)燒成，製品的燒成溫度為1150～1250℃，燒成氣氛為氧化焰，燒成時間5～6小時，其餘按常規工藝流程操作。
實施例2一種中溫耐熱陶瓷，其原料的重量百分比為透鋰長石60％；紫木節(為高嶺土的一種，主要成分相同，下同)36.5％；碳酸鋰2.5％；腐植酸鈉1.0％，原料中三種主要氧化物的重量百分比含量為SiO270～75％，Al2O320～25％，Li2O 4.5～6.5％。
實施例3一種中溫耐熱陶瓷，其原料的重量百分比為透鋰長石69％；紫木節30％；羧甲基纖維素1.0％，原料中三種主要氧化物的重量百分比含量為SiO265～70％，Al2O325～30％，Li2O 4.5～6.5％。
實施例4一種中溫耐熱陶瓷，其原料的重量百分比為透鋰長石42％；高嶺土50％；碳酸鋰7.5％；羧甲基纖維素0.5％，使原料中三種主要氧化物的重量百分比含量為SiO260～65％，Al2O330～35％，Li2O 5.0～7.5％。
實施例2～實施例4的生產工藝步驟與實施例1相同。
權利要求
1.一種中溫耐熱陶瓷，由基料、輔料和添加劑組合燒結而成，其特徵在於基料為透鋰長石和高嶺土，透鋰長石的主要成分分子式為Li2O·Al2O3·8SiO2；高嶺土的主要成分分子式為Al2O3·2Si2O·2H2O；輔料為碳酸鋰，主要成分分子式為Li2CO3；添加劑為增塑劑，各原料的重量百分比為透鋰長石42～70％；高嶺土30～50％；碳酸鋰0～8％；增塑劑0～1％，原料中主要化學成分為SiO2、Al2O3和Li2O，其重量百分比含量為SiO258～75％；Al2O318～35％；Li2O4.5～7.5％。
2.根據權利要求
1所述的中溫耐熱陶瓷，其特徵在於所述增塑劑為羧甲基纖維素或腐植酸鈉。
3.根據權利要求
1所述的中溫耐熱陶瓷的製備方法，其工藝步驟包括(1)原料精選，硬質原料破碎，去除雜質；(2)配料，按配方配料；(3)研磨，按料∶球∶水＝1∶1.5∶0.8，研磨16～18小時；(4)過篩除鐵，過250目篩餘量＜0.5％；(5)注漿或可塑成型，按設計要求；(6)修坯，修正表面，打磨毛刺；(7)燒成，製品的燒成溫度為1150～1250℃，燒成氣氛為氧化焰，燒成時間5～6小時。
專利摘要
本發明涉及一種中溫耐熱陶瓷製品及其製備方法。中溫耐熱陶瓷由基料、輔料和添加劑組合燒結而成，基料為透鋰長石和高嶺土，輔料為碳酸鋰，各原料的重量百分比為透鋰長石42～70%；高嶺土30～50%；碳酸鋰0～8%；增塑劑0～1%，原料中主要化學成分及其重量百分比含量為SiO
文檔編號C04B35/18GKCN1298667SQ200510035605
公開日2007年2月7日 申請日期2005年6月27日
發明者陳瑤武, 李妙良 申請人:陳瑤武導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (4),