[發明專利]一種高強度陶瓷冷釉及其制備方法

有效

• 申請號: 201410140282.5
• 申請日: 2014-04-08
• 公開（公告）號: CN103910540A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 杜飛鵬;張芳;謝歲歲;鮑世聰
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: C04B41/86
• 分類號: C04B41/86
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

技術領域

本發明涉及一種高強度陶瓷冷釉制備方法，屬于化工和陶瓷領域。

背景技術

“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性能，提高制品的硬度、增加其熱穩定性。基于釉在陶瓷制品上的作用，釉料在陶瓷行業的重要性在不斷突出和增強，直接影響陶瓷制品的品質和成本。

傳統的制釉技術是依據坯體的性能要求，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。該技術制備的釉具有強的力學性能和高的光澤度，但是由于需要在高溫條件下燒成（～1350℃），燒成周期較長（14-16小時），因此技術條件苛刻、能耗居高不下，不符合節能環保的要求。目前，一些低溫燒結技術開始應用于陶瓷“釉”的制備。譬如，結晶釉的燒成溫度可以在1150℃-1200℃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，將會使結晶溫度進一步降低，釉的燒成溫度在800～900℃之間就可以完成（汪永清，陶瓷學報，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、而有效地節約能源、降低燃耗、提高生產效率，就需要開發新型復合材料，在陶瓷坯體上超低溫成釉（0～100℃）。

但是，我們發現超低溫成釉技術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增強。基于現有技術缺陷，我們開發了一種高強度陶瓷冷釉。本發明的冷釉配方及其制備方法與現有技術相比，具有工藝簡單、降低成本、節約能源、保護環境、力學性能優異等優點，具有較高的經濟效益和社會效益。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術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℃的條件下形成于陶瓷胚體表面，成釉后與瓷體結合良好，具有優異的力學性能，抗壓強度達到75MPa以上，同時瓷件釉面光滑。

本發明為解決上述提出的問題所采用的技術方案為：

一種高強度陶瓷冷釉，其原料按重量份數計包括：正硅酸乙酯1～8份、碳化硅晶須0.2～5份、無水乙醇1～8份、濃度為30%的濃氨水1～3份、偏高嶺土1-4份、氧化鋁1～4份、模數為1～3的水玻璃溶液1～3份、氫氧化鈉0.5～2份、水1～10份。

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。

上述高強度陶瓷冷釉的制備方法，具體包括如下步驟：

（1）按重量份數計，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、濃度為30%的濃氨水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，繼續攪拌2-5小時，得到預混液；

（3）向預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1～2小時，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℃的養護箱里放置1～5天進行干燥，即在陶瓷坯體表面形成陶瓷冷釉。

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。

按上述方案，所述濃氨水的濃度為30%以上。

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1～5μm，長徑比大于10。

本發明首先利用正硅酸乙酯與乙醇的溶膠反應，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生鏈式反應，形成鋁-氧-硅無機高分子鏈，得到三維網絡結構，碳化硅纖維分布在三維網絡結構中起增強增韌作用。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：