一種高強度陶瓷冷釉及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高強度陶瓷冷釉及其制備方法，采用碳化硅纖維、偏高嶺土、正硅酸乙酯、乙醇、氧化鋁、水玻璃、純堿等原料，按其重量份數(shù)配合，然后在機械攪拌器攪拌下均勻成料漿，將料漿均勻的涂抹在需要裝飾的坯體上，在常溫或低溫（60～100℃）下干燥。本發(fā)明所述的配方和制備方法得到的冷釉料，適用于各種瓷質(zhì)坯體的補釉,成釉后與瓷體界面結(jié)合良好，具有優(yōu)異的力學(xué)性能，其抗壓強度達到75MPa以上，而且瓷件釉面光滑，色澤白灰清透，表面無缺陷，滿足市場需求。本發(fā)明中的增強型冷釉與傳統(tǒng)釉料生產(chǎn)工藝相比，具有工藝簡單、節(jié)約能源、保護環(huán)境、成本低、易于操作等優(yōu)點。
【專利說明】一種高強度陶瓷冷釉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高強度陶瓷冷釉制備方法，屬于化工和陶瓷領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]“釉”是覆蓋在陶瓷坯體表面上的富有光澤度玻璃狀薄層，其功能在于改善坯體表面的物理和化學(xué)性能。通常陶瓷坯體表面的疏松多孔、粗糙無光，易玷污和吸濕等缺點影響制品的機械性能，而釉料的使用可以克服這些缺點而完善制品的力學(xué)性能，提高制品的硬度、增加其熱穩(wěn)定性。基于釉在陶瓷制品上的作用，釉料在陶瓷行業(yè)的重要性在不斷突出和增強，直接影響陶瓷制品的品質(zhì)和成本。
[0003] 傳統(tǒng)的制釉技術(shù)是依據(jù)坯體的性能要求，將陶瓷原料(石英、長石、粘土等)和一些化工原料按一定比例配合，經(jīng)高溫焙燒熔融而覆蓋在坯體表面，形成富有光澤度的玻璃層。該技術(shù)制備的釉具有強的力學(xué)性能和高的光澤度，但是由于需要在高溫條件下燒成(~1350°C )，燒成周期較長(14-16小時)，因此技術(shù)條件苛刻、能耗居高不下，不符合節(jié)能環(huán)保的要求。目前，一些低溫?zé)Y(jié)技術(shù)開始應(yīng)用于陶瓷“釉”的制備。譬如，結(jié)晶釉的燒成溫度可以在1150°C -1200°C完成，周期較短(50-60分鐘)，采用的原材料以氧化鋅和二氧化硅為主，二氧化鈦作為成核劑(劉陽，等.中國陶瓷，2007，43 (8)，36-37 ;陳淑剛等，硅酸鹽通報，2013，32 (8)，1661-1665)。而如果在原料中添加氧化鉻或者氧化鉛等物質(zhì)，將會使結(jié)晶溫度進一步降低，釉的燒成溫度在800~900°C之間就可以完成(汪永清，陶瓷學(xué)報，2009，30 (3)，341-344 ;谷菲菲等，中國陶瓷，2010,46 (8)，51-53)。要想進一步降低成釉的溫度、而有效地節(jié)約能源、降低燃耗、提高生產(chǎn)效率，就需要開發(fā)新型復(fù)合材料，在陶瓷坯體上超低溫成釉(O~IO(TC)。
[0004]但是，我們發(fā)現(xiàn)超低溫成釉技術(shù)造成的后果是釉層的抗壓、抗彎折強度比較低(5MPa~30MPa)，降低了陶瓷制品的使用性能，因此，需要對釉層進行力學(xué)增強?；诂F(xiàn)有技術(shù)缺陷，我們開發(fā)了一種高強度陶瓷冷釉。本發(fā)明的冷釉配方及其制備方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有工藝簡單、降低成本、節(jié)約能源、保護環(huán)境、力學(xué)性能優(yōu)異等優(yōu)點，具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種高強度陶瓷冷釉及其制備方法，該陶瓷冷釉能夠在不超過100°c的條件下形成于陶瓷胚體表面，成釉后與瓷體結(jié)合良好，具有優(yōu)異的力學(xué)性能，抗壓強度達到75MPa以上，同時瓷件釉面光滑。
[0006]本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種高強度陶瓷冷釉，其原料按重量份數(shù)計包括:正硅酸乙酯I~8份、碳化硅晶須0.2~5份、無水乙醇I~8份、濃度為30%的濃氨水I~3份、偏高嶺土 1_4份、氧化招I~4份、模數(shù)為I~3的水玻璃溶液I~3份、氫氧化鈉0.5~2份、水I~10份。[0008]上述高強度陶瓷冷釉的制備方法，將上述原料攪拌均勻成為料漿后，均勻涂抹在陶瓷坯體上，干燥后即在陶瓷坯體表面形成陶瓷冷釉。
[0009]上述高強度陶瓷冷釉的制備方法，具體包括如下步驟:
[0010](I)按重量份數(shù)計，準備原料正硅酸乙酯I~8份、碳化硅晶須0.2~5份、無水乙醇I~8份、濃度為30%的濃氨水I~3份、偏高嶺土 1-4份、氧化鋁I~4份、水玻璃I~3份、氫氧化鈉0.5~2份、水I~10份；
[0011](2)將步驟(1)準備好的正硅酸乙酯、碳化硅晶須和無水乙醇混合，攪拌2-4小時，再向其中加入濃氨水，繼續(xù)攪拌2-5小時，得到預(yù)混液；
[0012](3)向預(yù)混液中依次加入偏高嶺土、氧化鋁、水玻璃、氫氧化鈉、水，攪拌混合I~2小時，形成混合漿料；
[0013](4)將混合漿料涂刷或噴射到陶瓷坯體上，常溫放置3天以上或者在60~100°C的養(yǎng)護箱里放置I~5天進行干燥，即在陶瓷坯體表面形成陶瓷冷釉。
[0014]按上述方案，所述偏高嶺土的粒徑不大于250目，所述氧化鋁的粒徑不大于300目。
[0015]按上述方案，所述濃氨水的濃度為30%以上。
[0016]按上述方案，所述碳化硅纖維為碳化硅晶須；所述短纖維碳化硅纖維為碳化硅晶須，其直徑為I~5μπι，長徑比大于10。
[0017]本發(fā)明首先利用正硅酸乙酯與乙醇的溶膠反應(yīng)，在碳化硅纖維表面形成一層納米二氧化硅包覆層，該包覆層增強了碳化硅纖維與其他無機組分的相容性和界面粘結(jié)作用；同時，利用偏高嶺土、氧化鋁、水玻璃及氫氧化鈉在水的作用下發(fā)生鏈式反應(yīng)，形成鋁-氧-硅無機高分子鏈，得到三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，碳化硅纖維分布在三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中起增強增韌作用。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0019]I)本發(fā)明所述冷釉適用于各種瓷質(zhì)坯體的補釉，成釉后與瓷體結(jié)合良好，具有優(yōu)異的力學(xué)性能，抗壓強度達到75MPa以上，同時瓷件釉面光滑，表面無缺陷，滿足市場需求；
[0020]2)本發(fā)明利用纖維增強機制與界面機能的協(xié)同效應(yīng)，開發(fā)了一種高強度陶瓷冷釉具有工藝簡單、成本低、節(jié)約能源、保護環(huán)境等優(yōu)點，具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益；
[0021]3)本發(fā)明所述冷釉的制備方法簡單，原料的混合漿料在常溫或60-100°C下干燥后即在陶瓷坯體表面形成陶瓷冷釉，無需高溫?zé)Y(jié)，具有工藝簡單、成本低、節(jié)約能源、保護環(huán)境等優(yōu)點。
【具體實施方式】
[0022]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不僅僅局限于下面的實施例。
[0023]實施例中采用β型碳化硅晶須，直徑約為2.5 μ m，長徑比約為20。
[0024]實 施例1
[0025]一種高強度陶瓷冷釉，其制備方法包括如下步驟:
[0026](I)按重量份數(shù)計，準備原料正硅酸乙酯1份、碳化硅纖維0.2份、無水乙醇1份、濃度為30%的濃氨水1份、250目的偏高嶺土 1份、300目的氧化鋁1份、模數(shù)為I的水玻璃溶液1份、氫氧化鈉0.5份、水1份；
[0027](2)將步驟(1)準備好的正硅酸乙酯、碳化硅纖維和無水乙醇混合，攪拌4小時，再向其中加入濃氨水，繼續(xù)攪拌5小時，得到預(yù)混液；
[0028](3)向預(yù)混液中依次加入偏高嶺土、氧化鋁、水玻璃、氫氧化鈉、水，攪拌混合2小時，形成混合漿料；
[0029](4)將混合漿料涂刷或噴射到陶瓷坯體上，常溫放置5天進行干燥，即在陶瓷坯體表面形成陶瓷冷釉。
[0030]抗壓強度測試:
[0031]本實施例制備的陶瓷坯體表面的冷釉成釉后與瓷體結(jié)合良好，瓷件釉面光滑，色澤白灰清透，表面無缺陷，根據(jù)GB/T4740-1999進行抗壓強度測試，陶瓷坯體表面涂覆
0.3mm厚的冷釉后抗壓強度為75MPa。[0032]實施例2
[0033]一種高強度陶瓷冷釉，其制備方法包括如下步驟:
[0034](I)按重量份數(shù)計，準備原料正硅酸乙酯8份、碳化硅纖維5份、無水乙醇8份、濃度為30%的濃氨水3份、250目的偏高嶺土 4份、300目的氧化鋁4份、模數(shù)為3的水玻璃溶液3份、氫氧化鈉2份、水10份；
[0035](2)將步驟(1)準備好的正硅酸乙酯、碳化硅纖維和無水乙醇混合，攪拌2小時，再向其中加入濃氨水，繼續(xù)攪拌2小時，得到預(yù)混液；
[0036](3)向預(yù)混液中依次加入偏高嶺土、氧化鋁、水玻璃、氫氧化鈉、水，攪拌混合I小時，形成混合漿料；
[0037](4)將混合漿料涂刷或噴射到陶瓷坯體上，60°C的養(yǎng)護箱里放置2天進行干燥，即在陶瓷坯體表面形成陶瓷冷釉。
[0038]抗壓強度測試:
[0039]本實施例制備的陶瓷坯體表面的冷釉成釉后與瓷體結(jié)合良好，瓷件釉面光滑，色澤白灰清透，表面無缺陷，根據(jù)GB/T4740-1999進行抗壓強度測試，陶瓷坯體表面涂覆
0.3mm厚的冷釉后抗壓強度為lOOMPa。
[0040]實施例3
[0041]一種高強度陶瓷冷釉，其制備方法包括如下步驟:
[0042](I)按重量份數(shù)計，準備原料正硅酸乙酯4份、碳化硅纖維2份、無水乙醇6份、濃度為30%的濃氨水1份、250目的偏高嶺土 3份、300目的氧化鋁2份、模數(shù)為3的水玻璃溶液2份、氫氧化鈉1份、水10份；
[0043](2)將步驟(1)準備好的正硅酸乙酯、碳化硅纖維和無水乙醇混合，攪拌3小時，再向其中加入濃氨水，繼續(xù)攪拌4小時，得到預(yù)混液；
[0044](3)向預(yù)混液中依次加入偏高嶺土、氧化鋁、水玻璃、氫氧化鈉、水，攪拌混合1.5小時，形成混合漿料；
[0045](4)將混合漿料涂刷或噴射到陶瓷坯體上，100°C的養(yǎng)護箱里放置2天進行干燥，即在陶瓷坯體表面形成陶瓷冷釉。
[0046]抗壓強度測試:
[0047]本實施例制備的陶瓷坯體表面的冷釉成釉后與瓷體結(jié)合良好，瓷件釉面光滑，色澤白灰清透，表面無缺陷，根據(jù)GB/T4740-1999進行抗壓強度測試，陶瓷坯體表面涂覆0.3mm厚的冷釉后抗壓強度為88MPa。
【權(quán)利要求】
1.一種高強度陶瓷冷釉，其特征在于它的原料按重量份數(shù)計包括:正硅酸乙酯I~8份、碳化娃纖維0.2~5份、無水乙醇I~8份、濃氨水1~3份、偏高嶺土 1-4份、氧化招1~4份、模數(shù)為1~3的水玻璃溶液I~3份、氫氧化鈉0.5~2份、水1~10份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強度陶瓷冷釉，其特征在于所述偏高嶺土的粒徑不大于250目，所述氧化鋁的粒徑不大于300目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強度陶瓷冷釉，其特征在于所述濃氨水的濃度為30%以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強度陶瓷冷釉，其特征在于所述短纖維碳化硅纖維為碳化硅晶須，其直徑為1~5μm，長徑比大于10。
5.根據(jù) 權(quán)利要求1-4中所述的任意一種高強度陶瓷冷釉的制備方法，其特征在于將所述原料攪拌均勻成為料漿后，均勻涂抹在陶瓷坯體上，干燥后即在陶瓷坯體表面形成陶瓷冷釉。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的任意一種高強度陶瓷冷釉的制備方法，其特征在于具體包括如下步驟: (O按重量份數(shù)計，準備原料正硅酸乙酯1~8份、碳化硅晶須0.2~5份、無水乙醇1~8份、濃氨水1~3份、偏高嶺土 1-4份、氧化鋁1~4份、水玻璃1~3份、氫氧化鈉.0.5~2份、水1~10份； (2)將步驟(1)準備好的正硅酸乙酯、碳化硅晶須和無水乙醇混合，攪拌2-4小時，再向其中加入濃氨水，繼續(xù)攪拌2-5小時，得到預(yù)混液； (3 )向預(yù)混液中依次加入偏高嶺土、氧化鋁、水玻璃、氫氧化鈉、水，攪拌混合均勻，形成混合漿料； (4)將混合漿料涂刷或噴射到陶瓷坯體上，常溫放置3天以上或者在60~100°C的養(yǎng)護箱里放置1-5天進行干燥，即在陶瓷坯體表面形成陶瓷冷釉。
【文檔編號】C04B41/86GK103910540SQ201410140282
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】杜飛鵬, 張芳, 謝歲歲, 鮑世聰 申請人:武漢工程大學(xué)