本發(fā)明涉及陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低膨脹陶瓷坯料及其陶瓷產(chǎn)品的制備方法。

背景技術(shù)：

熱膨脹性是陶瓷材料的一項(xiàng)主要性能，與熱膨脹相關(guān)的性能主要包括材料的抗熱震性、力學(xué)性能等。當(dāng)材料承受較大的溫度變化時(shí)，熱膨脹系數(shù)的大小直接影響了材料的使用性能及其安全性，因此開發(fā)低膨脹陶瓷材料具有重要意義。目前，國內(nèi)普通低膨脹陶瓷炊具的膨脹系數(shù)大部分在α(800～20℃)＝3×10^-6/℃左右，不僅大量使用鋰輝石，而且傳統(tǒng)的配方體系制備出的低膨脹陶瓷燒成范圍窄、合格率低，給企業(yè)帶來了不必要的浪費(fèi)。尤其是，近幾年國家提出新能源電池戰(zhàn)略以來，鋰輝石的消耗量越來越大，高品質(zhì)的鋰輝石更加難求，而且鋰輝石的價(jià)格一路高漲。這樣，由于鋰輝石供應(yīng)嚴(yán)重不足，加之材料成本成倍增長，從而給傳統(tǒng)低膨脹陶瓷企業(yè)如炊具等行業(yè)帶來了致命打擊，生產(chǎn)難以維持。鑒于此，目前企業(yè)大多采用的方法無非就是降低鋰輝石用量，但是由此便造成陶瓷材料膨脹系數(shù)增大、抗熱震性能變差；此外，也有研究采用堇青石熟料進(jìn)行配料，但成形性能較差，難以燒結(jié)，吸水率大，膨脹系數(shù)也大(達(dá)到α(800～20℃)＝3.6×10^-6/℃)，并且存在著與陶瓷釉料不匹配等較多缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種抗熱震性能好、強(qiáng)度高、成本低的高性能低膨脹陶瓷坯料，通過配方設(shè)計(jì)，形成堇青石生料與堇青石熟料的復(fù)合使用，結(jié)合少量鋰輝石的使用等，在降低了材料生產(chǎn)成本的同時(shí)，獲得高性能的低膨脹陶瓷坯料，從而很好地滿足低膨脹陶瓷產(chǎn)品如耐熱炊具的使用要求，以利于促進(jìn)低膨脹陶瓷產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用發(fā)展。本發(fā)明的另一目的在于提供基于上述低成本高性能低膨脹陶瓷坯料的陶瓷產(chǎn)品制備方法。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明提供的一種低成本高性能低膨脹陶瓷坯料，其原料組成為：鋰輝石5～15wt％、堇青石熟料微粉25～35wt％、蘇州土16～25wt％、貴州土20～25wt％、子木節(jié)土3～7wt％、鎂質(zhì)粘土8～15wt％、黑泥3～7wt％、鋰瓷石5～15wt％。

本發(fā)明坯料中鎂質(zhì)粘土與高嶺土(蘇州土、貴州土、子木節(jié)土)可以合成得到更低膨脹系數(shù)的堇青石晶體，也即堇青石生料。通過堇青石生料與堇青石熟料的復(fù)合，產(chǎn)生微裂紋，從而起到微裂紋增韌的作用，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)坯料成形性能差的問題；同時(shí)，采用少量的鋰輝石，可以復(fù)合由高嶺土加熱過程產(chǎn)生的非晶態(tài)sio2，生成膨脹系數(shù)更低的透鋰長石晶體；此外，采用鋰瓷石作為高溫助熔劑，解決了高溫?zé)Y(jié)的問題，使得材料吸水率低、強(qiáng)度更高。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述低成本高性能低膨脹陶瓷坯料的原料組成為：鋰輝石5～12wt％、堇青石熟料微粉25～35wt％、蘇州土18～25wt％、貴州土20～25wt％、子木節(jié)土3～5wt％、鎂質(zhì)粘土8～12wt％、黑泥3～5wt％、鋰瓷石5～12wt％。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述堇青石熟料微粉其膨脹系數(shù)α(800～20℃)≤1.8×10^-6/℃，且細(xì)度≤45μm。

本發(fā)明的另一目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明提供的基于上述低成本高性能低膨脹陶瓷坯料的陶瓷產(chǎn)品制備方法，首先將除堇青石熟料微粉外的其它原料進(jìn)行一段球磨，然后加入堇青石熟料微粉一起進(jìn)行二段球磨；而后進(jìn)行過篩除鐵、壓濾脫水、真空練泥、成型、干燥而得到低膨脹陶瓷坯體；施釉后進(jìn)行氧化焰燒成，即獲得低成本高性能低膨脹陶瓷產(chǎn)品。

進(jìn)一步地，本發(fā)明制備方法所述一段球磨的時(shí)間為9～10h。所述二段球磨的時(shí)間為3～4h，至細(xì)度達(dá)到250目篩余為0.5～0.8％。

上述方案中，本發(fā)明制備方法所述燒成采用氧化焰慢燒工藝進(jìn)行，即從室溫氧化氣氛經(jīng)15～16.5h慢燒至1260～1300℃，即獲得低成本高性能低膨脹陶瓷產(chǎn)品。

本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明低膨脹陶瓷坯料，材料成本低且成型性能好，通過采用堇青石生料與堇青石熟料的復(fù)合，從而引進(jìn)微裂紋增韌，不僅解決了現(xiàn)有技術(shù)坯料成形性能差的問題，提高了生產(chǎn)合格率，而且能夠有效提高產(chǎn)品的抗熱震性能。

(2)本發(fā)明坯料在氧化焰燒結(jié)過程中，以少量的鋰輝石復(fù)合由高嶺土加熱過程產(chǎn)生的非晶態(tài)sio2，生成膨脹系數(shù)更低的透鋰長石晶體。坯體中所形成的大量的低膨脹透鋰長石晶體和堇青石晶體，晶相充分均勻，坯體孔隙率適中、微孔孔徑大小分布均勻，從而進(jìn)一步提高了低膨脹陶瓷產(chǎn)品的抗熱震性能。此外，采用鋰瓷石作為高溫助熔劑，解決了高溫?zé)Y(jié)的問題，使得材料吸水率低、強(qiáng)度進(jìn)一步提高。

(3)本發(fā)明低膨脹陶瓷產(chǎn)品各項(xiàng)性能有了顯著的提高，抗折強(qiáng)度為68～88mpa，膨脹系數(shù)為α(800～20℃)≤1.8×10^-6/℃，熱穩(wěn)定性達(dá)到了450～20℃一次急冷不裂。

下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明一種低成本高性能低膨脹陶瓷坯料的實(shí)施例，其原料組成如表1所示。

表1本發(fā)明實(shí)施例低成本高性能低膨脹陶瓷坯料的原料組成

其中，堇青石熟料微粉其膨脹系數(shù)α(800～20℃)＝1.69×10^-6/℃，細(xì)度為325目篩余0.5％以下。

本發(fā)明實(shí)施例低成本高性能低膨脹陶瓷產(chǎn)品的制備方法如下：

首先將除堇青石熟料微粉外的其它原料進(jìn)行一段球磨9～10h，然后加入堇青石熟料微粉一起進(jìn)行二段球磨3～4h，至細(xì)度達(dá)到250目篩余為0.5～0.8％；而后進(jìn)行過篩除鐵、壓濾脫水、真空練泥、成型、干燥而得到低膨脹陶瓷坯體；施釉后采用氧化焰慢燒工藝進(jìn)行燒成，即從室溫氧化氣氛經(jīng)15～16.5h慢燒至1260～1300℃，獲得低成本高性能低膨脹陶瓷產(chǎn)品。

本發(fā)明實(shí)施例低成本高性能低膨脹陶瓷產(chǎn)品的制備方法，其工藝參數(shù)如表2所示。

表2本發(fā)明實(shí)施例低成本高性能低膨脹陶瓷產(chǎn)品制備方法的工藝參數(shù)

本發(fā)明實(shí)施例低成本高性能低膨脹陶瓷產(chǎn)品的性能指標(biāo)如表3所示。

表3本發(fā)明實(shí)施例低成本高性能低膨脹陶瓷產(chǎn)品的性能指標(biāo)

注：1、抗折強(qiáng)度檢測采用萬能材料試驗(yàn)機(jī)。

2、膨脹系數(shù)檢測采用pcy-1200型高溫?zé)崤蛎洔y定儀。

3、熱穩(wěn)定性檢測采用國家標(biāo)準(zhǔn)，即將低膨脹陶瓷產(chǎn)品放在電爐上加熱至底部溫度為450℃時(shí)，瞬間倒入100ml、20℃的冷水中，急冷一次不裂為合格。