[發明專利]鋰質無膨脹耐熱陶瓷的生產方法

無效

• 申請號: 200910034023.3
• 申請日: 2009-08-18
• 公開（公告）號: CN101643354A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 蘇平宇;蘇澄宇
• 申請（專利權）人: 蘇平宇
• 主分類號: C04B35/622
• 分類號: C04B35/622;C04B33/00;C04B35/14;C04B35/66
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所
• 代理人: 曹祖良

技術領域

本發明涉及一種工業鋰鹽合成鋰質無膨脹(亦稱零膨脹)耐熱陶瓷材料及其 應用。

背景技術

在現代生產和生活中，往往有很多地方需使用耐高溫、耐腐蝕，又要耐急 冷急熱的非金屬材料，如在工業上的熱工窯具、煅燒各種粉體材料的坩堝(匣 缽)、熱交換器、火花塞、高溫噴嘴、發熱元件、導熱板等。在民用上的耐熱炊 具、電磁爐面板等。但一般陶瓷材料熱膨脹系數都較高，不能在急冷急熱情況 下使用，只有鋰質材料可做到理論上熱膨脹系數為零的陶瓷。

當前生產鋰質陶瓷所需鋰的引入都采用含鋰天然礦物原料，如鋰輝石、鋰 云母、鋰長石等。但是，使用這類材料生產鋰質陶瓷會產生以下問題：

1、鋰質陶瓷燒成范圍非常窄，鋰輝石等礦物質原料含Na₂O、K₂O、CaO等 堿性氧化物質較高，這些堿性氧化物會使燒成范圍變得更加狹窄，如果使之達 到零膨脹較高的含鋰量，那么會產生瞬間熔融的結果(燒成溫度幾乎等于熔化 溫度)，從而無法從事陶瓷生產，只能制成玻璃制品。

2、如果要擴大燒成范圍，能夠正常生產，就必須減少含鋰量，用天然含輝 礦物原料生產鋰質瓷含鋰量不宜超過3％。這樣，熱膨脹系數就會大大提高，失 去了耐急冷的性能。

3、Li₂O含量的高低，決定了熱脹系數，當Li₂O含量達到6～12％時可形成 零膨脹或負膨脹的效果。但如此高的Li₂O含量，用陶瓷工藝是無法生產的，而 且耐溫低、成本高，現實意義不大。經過實驗，采用高純材料，Li₂O含量控制 在3.5～8.5％之間，加入添加劑A和添加劑B，也能達到零膨脹效果，又能用普 通的陶瓷工藝生產。

發明內容

本發明的目的是提供一種低膨脹至零膨脹的陶瓷材料及其制品，尤其是利 用普通陶瓷工藝即可生產的一種鋰質陶瓷材料及其制品，從而得到較理想的使 用性能和工作壽命。

按照本發明提供的技術方案，所述鋰質無膨脹耐熱陶瓷的生產方法包括如 下步驟：

a、混合，將工業鋰鹽與鋁-硅系材料混合在一起；其中，工業鋰鹽的總加入 量為5～30％，鋁-硅系材料的總加入量為70～95％；在混合時，鋁-硅系材料應做 兩次加入，先將鋁-硅系材料總加入量的30～90％加入到所述工業鋰鹽中，形成 混合物；所述工業鋰鹽為碳酸鋰、氫氧化鋰及磷酸鋰中的一種或幾種物質；所 述鋁-硅系材料為粘土、石英、氧化鋁及莫來石中的一種或幾種物質；

b、燒結或熔融，將所述混合物通過燒結法或熔融法合成鋰硅或鋰鋁的合成 材料，或鋰硅與鋰鋁的合成材料；當采用燒結法合成時，將所述混合物放入燒 結爐內煅燒，煅燒時間8～20小時，燒結溫度為650～1150℃，在所述混合物燒結 成塊后，從燒結爐內取出冷卻至常溫，形成所述合成材料；當采用熔融法合成 時，將所述混合物放入熔爐內，熔融溫度大于1200℃，在所述混合物處于熔融 狀態后，澆注入容器內激冷至常溫，形成所述合成材料；所述合成材料的成分 包含4～25％的Li₂O，0.1～50％Al₂O₃，其余為SiO₂，單位為重量百分比；

c、研磨，將所述合成材料與剩余的鋁-硅系材料研磨成漿料，并使漿料中的 Li₂O為3.0～8.5％，Al₂O₃為13～30％，其余為SiO₂及不可避免的雜質；單位為重 量百分比；

在研磨漿料時，水的加入量為漿料的35～45％，研磨成漿料后的合成材料與 鋁-硅系材料的粒度大于320目；

d、澆注，將所述漿料注入預制的模具內成型，形成毛坯，再將毛坯干燥后 放入燒結爐內燒結，形成產品；燒結時間15～55小時，燒結溫度1240～1400℃。

在研磨時，外加占漿料0.1～10％的普通材料或納米級材料；單位為重量百分 比；

所述普通材料為ZrO、NiO、ZnO、SiC、Co₃O₄、CuO、Fe₂O₃及稀土氧化 物中的一種或幾種物質，