專利名稱:中溫耐熱陶瓷及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種以成分為特征的中溫耐熱陶瓷制品及其制備方法,尤其是一種以透鋰長石為主要晶相、抗熱沖擊性能優(yōu)異的耐熱陶瓷及其制備方法。
背景技術(shù):
目前國內(nèi)外最常用的耐熱陶瓷有二個系統(tǒng),一個是以滑石-粘土-長石三元組合的MgO·Al2O3·SiO2系統(tǒng),此系統(tǒng)產(chǎn)品主晶相為堇青石,其熱膨脹系數(shù)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(tǒng),此系統(tǒng)產(chǎn)品主晶相為鋰長石和莫來石,其熱膨脹系數(shù)3~4×10-6/℃。這兩個系統(tǒng)的產(chǎn)品在1280~1320℃燒成,產(chǎn)品抗熱沖擊性能最高溫度只有450~600℃。其不足之處一是制品熱膨脹系數(shù)較高,抗熱沖性能較差,不能在更苛刻的條件下使用;二是燒成溫度較高,能耗高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有耐熱陶瓷的不足之處,提供一種制品熱膨脹系數(shù)較低,抗熱沖擊性能好,應(yīng)用領(lǐng)域廣闊的耐熱陶瓷的配方,并使其能在中溫下燒成,節(jié)能減耗。
本發(fā)明所述的中溫耐熱陶瓷,由基料、輔料和添加劑組合燒結(jié)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(xué)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(fā)明所述的增塑劑,可選取羧甲基纖維素或腐植酸鈉。
本發(fā)明所述的中溫耐熱陶瓷的制備方法,其工藝步驟包括(1)原料精選,硬質(zhì)原料破碎,去除雜質(zhì);(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目篩余量<0.5%;(5)注漿或可塑成型,按設(shè)計要求;(6)修坯,修正表面,打磨毛刺;(7)燒成,制品的燒成溫度為1150~1250℃,燒成氣氛為氧化焰,燒成時間5~6小時,其余按常規(guī)工藝流程操作。
本發(fā)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,燒成制品的主晶相為Li2Al2Si8O20的透鋰長石。為了保證組分中有足夠的堿金屬氧化物(Li2O)含量,在配方中適當(dāng)加入碳酸鋰(Li2CO3),一方面使產(chǎn)品的燒成溫度降到1150~1250℃,另一方面保證燒后產(chǎn)品中的透鋰長石含量有足夠的數(shù)量。這樣既可降低產(chǎn)品燒成溫度,又可提高產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性,減少能耗,降低成本。在配方中,加入適量的增塑劑,有利于成型工藝,提高制品的合格率和優(yōu)質(zhì)品率。
組分中的含鋰礦物質(zhì)既是助熔劑又是產(chǎn)品主晶相生成的基料??刂飘a(chǎn)品燒成溫度,使產(chǎn)品表面形成自析亞光釉面,易清洗,安全衛(wèi)生,古樸典雅,適應(yīng)現(xiàn)代生活的要求。
本發(fā)明所述的中溫耐熱陶瓷,其熱膨脹系數(shù)為2~3×10-6/℃,具有良好的熱穩(wěn)定性能,可應(yīng)用于制造各式加熱器皿。其燒成的耐熱陶瓷產(chǎn)品具有優(yōu)異的抗冷熱沖擊性能可在15分鐘內(nèi)加熱到800℃,用15℃冷水直接加到產(chǎn)品(器皿)里,不會爆裂,且連續(xù)5次以上,或把產(chǎn)品加熱到800℃后立即放入15℃的冷水中,連續(xù)5次不會破裂。產(chǎn)品熱穩(wěn)定性能達(dá)到或超過國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平(請見下表)。
國內(nèi)外耐熱陶瓷性能對比表
本發(fā)明的優(yōu)點在于除選用透鋰長石作主料外,還適當(dāng)添加堿金屬化合物(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(guī)范圍加大Li2O用量,最直接效果在于保證耐熱陶瓷具有優(yōu)異性能的前提下,將燒成溫度降至1150~1250℃,在穩(wěn)定的生產(chǎn)工藝中可控制在1200℃燒結(jié),中溫即可燒成制品。據(jù)有關(guān)報道,在1350℃燒成的陶瓷制品,其能耗4500~5000大卡/公斤瓷。本發(fā)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%,其制品的生產(chǎn)工藝步驟包括(1)原料精選,硬質(zhì)原料破碎,去除雜質(zhì);(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目篩余量<0.5%;(5)注漿或可塑成型,按設(shè)計要求;(6)修坯,修正表面,打磨毛刺;(7)燒成,制品的燒成溫度為1150~1250℃,燒成氣氛為氧化焰,燒成時間5~6小時,其余按常規(guī)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(jié)(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(jié)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(chǎn)工藝步驟與實施例1相同。
權(quán)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(jié)而成,其特征在于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(xué)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(jù)權(quán)利要求
1所述的中溫耐熱陶瓷,其特征在于所述增塑劑為羧甲基纖維素或腐植酸鈉。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的中溫耐熱陶瓷的制備方法,其工藝步驟包括(1)原料精選,硬質(zhì)原料破碎,去除雜質(zhì);(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目篩余量<0.5%;(5)注漿或可塑成型,按設(shè)計要求;(6)修坯,修正表面,打磨毛刺;(7)燒成,制品的燒成溫度為1150~1250℃,燒成氣氛為氧化焰,燒成時間5~6小時。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種中溫耐熱陶瓷制品及其制備方法。中溫耐熱陶瓷由基料、輔料和添加劑組合燒結(jié)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(xué)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(fā)明者陳瑤武, 李妙良 申請人:陳瑤武導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (4),