一种颗粒增强陶瓷薄板及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种颗粒增强陶瓷薄板及其制备方法。颗粒增强陶瓷薄板，包括：陶瓷薄板基体、以及均匀弥散分布在所述陶瓷薄板基体中的颗粒增强相，所述颗粒增强相在颗粒增强陶瓷薄板中的质量百分含量为5%～30%，所述颗粒增强相的粒径为0.1～15μm。本发明专利技术的颗粒增强陶瓷薄板与不含有颗粒增强相的陶瓷薄板相比，弯曲强度可提高了近90%。

A particle reinforced ceramic sheet and its preparation method

The invention relates to a particle reinforced ceramic sheet and a preparation method thereof. The particle reinforced ceramic sheet, including the matrix of the ceramic sheet, and the particle enhancement phase uniformly dispersed in the matrix of the ceramic sheet, the mass fraction of the particle reinforced phase in the particle reinforced ceramic sheet is 5% to 30%, and the particle size of the particulate reinforced phase is 0.1 to 15 mu m. Compared with the ceramic sheet without particle reinforcement phase, the particle reinforced ceramic sheet can improve the bending strength by nearly 90%.

【技术实现步骤摘要】
一种颗粒增强陶瓷薄板及其制备方法
本专利技术属于建筑行业用陶瓷薄板领域，具体涉及颗粒增强陶瓷薄板及其制备方法。主要用于提高陶瓷薄板的强度和韧性等力学性能，以获得轻质高强产品。
技术介绍
陶瓷薄板具有节能降耗、节约资源、质量轻、耐火性好等特性，可以代替传统厚重的壁挂瓷板，材质轻盈方便运输，对墙体的拉扯力小，能够减轻墙体负载，具有广阔的应用前景。但是，陶瓷薄板由于其面积大、厚度薄，加工与使用过程中还存在较多技术难题，其中机械强度不高的问题尤为突出。随着高层幕墙、高端家装、高端会所以及国家公共场所等对安全保障要求的不断提高，装饰用陶瓷薄板的强韧性亟需获得较好的提高。现有涉及到高强陶瓷薄板及其制备方法的文献和专利，主要包含两类：一类是通过调整或增加矿物原料、优化烧成工艺以制备性能良好的陶瓷薄板(例如CN104355651A、CN103467107A等)，一类是采用复合结构，如在陶瓷背面复合环氧树脂型玻璃钢材料，以提高强度(例如“复合型强化陶瓷薄板的研制”，佛山陶瓷，2011(1)13.等)。市面常见陶瓷薄板原料通常采用矿物原料制备，其主要成分一般为SiO2，其力学性能的提升较为有限，且韧性较差。现有技术主要通过调整烧成工艺或原料矿物成分的方法改善性能，但仍然难以满足对陶瓷薄板高强度、高韧性的要求。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种较大程度地提高陶瓷薄板力学性能的颗粒增强陶瓷薄板及其制备方法。本申请一方面提供一种颗粒增强陶瓷薄板，其包括：陶瓷薄板基体、以及均匀弥散分布在所述陶瓷薄板基体中的颗粒增强相，所述颗粒增强相在颗粒增强陶瓷薄板中的质量百分含量为5％～30％，所述颗粒增强相的粒径为0.1～15μm。根据上述专利技术，通过引入颗粒增强相，利用颗粒与基体材料的界面效应以及弥散强化机制，具体而言，颗粒增强相均匀弥散分布于基体相中，在陶瓷中起到负载传递和对裂纹的钉扎等作用，能够阻止晶界的滑移与裂纹的偏转，能够较大程度地提高陶瓷薄板力学性能，实现陶瓷薄板的增强增韧。例如，本专利技术的颗粒增强陶瓷薄板与不含有颗粒增强相的陶瓷薄板相比，弯曲强度可提高了近90％。较佳地，所述颗粒增强相选自ZrO2、锆的无机盐、ZrSiO4、锆英石、Al2O3、铝矾土、硬水铝石、铝的无机盐、Y2O3、SiC中的至少一种。优选地，所述锆的无机盐选自氧氯化锆、四氯化锆、八水氧氯化锆中的至少一种。优选地，所述铝的无机盐选自氢氧化铝、氯化铝中的至少一种。本专利技术的颗粒增强陶瓷薄板的弯曲强度可为100～150MPa。优选地，所述颗粒增强陶瓷薄板的厚度为3.5～25.5mm。本申请另一方面提供一种颗粒增强陶瓷薄板的制备方法，包括以下步骤：(1)混料：将所述颗粒增强相按质量配比为5％～30％加入陶瓷薄板原始粉料，经湿法磨细，造粒、过筛，获得混合原料；(2)将混合原料造粒、成型，得到素坯；(3)将素坯烧结，获得颗粒增强陶瓷薄板。根据上述专利技术，利用湿法工艺完成原料的均匀混合，且制备方法较为简单，完全能够满足生产工艺需求。较佳地，步骤(1)中，湿法磨细时，料、球、水的质量比为(1～2)：(2～5)：(0.3～0.5)，球磨时间为4～40小时。较佳地，步骤(2)中，成型的压力为10～150MPa。较佳地，步骤(3)中，烧结温度为1000℃～1250℃。较佳地，步骤(3)中，烧结制度为：从室温以1～50℃/min匀速升温至150～200℃；从150～200℃以1～50℃/min匀速升温至烧结温度，保温0.5～3h，然后随炉自然冷却。本专利技术的颗粒增强陶瓷薄板具有强度高、韧性好的优点，且其增强相成分的添加量较少，对原料成本的影响较小，生产工艺简单，能够满足批量化生产要求。附图说明图1是本专利技术一个示例的颗粒增强陶瓷薄板的SEM照片(10000x)；图2是本专利技术另一示例的颗粒增强陶瓷薄板的SEM照片。具体实施方式以下结合下述实施方式进一步说明本专利技术，应理解，下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。本专利技术针对陶瓷薄板的原料成分进行优化设计，通过添加颗粒增强相，得到颗粒增强陶瓷薄板，实现陶瓷薄板的增强增韧。本专利技术一实施方式的颗粒增强陶瓷薄板包括：陶瓷薄板基体、以及均匀弥散分布在所述陶瓷薄板基体中的颗粒增强相。颗粒增强相为颗粒状，其粒径可为0.1～15μm。若粒径小于0.1μm，则原材料成本将大幅度提升；如粒径大于15μm，则制品的烧成温度将受到较大影响，导致整个生产工艺需要大幅度的调整。选用0.1～15μm这一粒径范围的颗粒增强相，可以在基本不改变现有烧成制度的前提下，大幅度的提升陶瓷薄板的力学性能。颗粒增强相在颗粒增强陶瓷薄板中的质量百分含量可为5％～30％。若含量低于5％，则难以较大提升力学性能；若含量大于30％，则一方面将大幅度提升制品的烧成温度，能耗增加；此外，由于增强相含量过高，原材料成本也就大幅度提升，导致产品性价比下降，因此本专利技术中颗粒增强相在颗粒增强陶瓷薄板中的质量百分含量优选5％～30％。优选地，颗粒增强相在颗粒增强陶瓷薄板中的质量百分含量为5～15％，更优选为5％以上且小于10％，这样即可以确保陶瓷薄板力学性能的有效提升，也可以将陶瓷薄板的整体成本控制在一个合理的范围内，从而使得陶瓷薄板更具有市场竞争力。颗粒增强相可选自ZrO2、锆的无机盐、ZrSiO4、锆英石、Al2O3、铝矾土、硬水铝石、铝的无机盐、Y2O3、SiC中的至少一种。一个示例中，颗粒增强相可以采用ZrO2粉体或锆的无机盐(如氧氯化锆、四氯化锆、八水氧氯化锆等)。一个示例中，颗粒增强相可以采用ZrSiO4粉体或锆英石粉。一个示例中，颗粒增强相可以采用Al2O3粉体、铝矾土、硬水铝石或铝的无机盐(如氢氧化铝、氯化铝等)。颗粒增强相均匀弥散分布于基体相中，在陶瓷中起到负载传递和对裂纹的钉扎等作用，能够阻止晶界的滑移与裂纹的偏转。一个示例中，颗粒增强陶瓷薄板的弯曲强度从原始的79MPa(即不含颗粒增强相)最高可提升至148MPa。本专利技术中，陶瓷薄板基体的成分没有特别限定，可采用典型的陶瓷薄板成分。一个示例中，陶瓷薄板基体的化学组成为：50％～75％SiO2：15％～25％Al2O3：2％～8％碱金属氧化物：0.5％～3.5％碱土金属氧化物：0.2％～1.5％其它：1％～5％胶体。本专利技术的颗粒增强陶瓷薄板的厚度可为3.5～25.5mm。由于一般而言随着厚度的下降，陶瓷砖素坯及其烧后强度显著下降，因此本专利技术尤其适用薄型陶瓷砖，以对其进行增强。但应理解，本专利技术对于厚度大于10mm的传统陶瓷砖也是适用的。本专利技术的颗粒增强陶瓷薄板的面积可为(300～1200)mm×(300～3600)mm。本专利技术的颗粒增强陶瓷薄板的吸水率可为0～0.5％。以下，作为示例，说明本专利技术的颗粒增强陶瓷薄板的制备方法。首先，进行混料。将增强相颗粒(或称颗粒增强相)按质量配比为5％～30％加入陶瓷薄板原始粉料。陶瓷薄板原始粉料的配方没有特别限定，可采用典型的陶瓷薄板配料。一个示例中，陶瓷薄板原始粉料的配方为：50％～75％SiO2：15％～25％Al2O3：2％～8％碱金属氧化物：0.5％～3.5％碱土金属氧化物：0.2％～1.5％其它：1％～5％胶体。将增强相颗粒和陶瓷薄板原始粉料进行湿法混料，这样本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种颗粒增强陶瓷薄板，其特征在于，包括：陶瓷薄板基体、以及均匀弥散分布在所述陶瓷薄板基体中的颗粒增强相，所述颗粒增强相在颗粒增强陶瓷薄板中的质量百分含量为5%～30%，所述颗粒增强相的粒径为0.1～15μm。

【技术特征摘要】
1.一种颗粒增强陶瓷薄板，其特征在于，包括：陶瓷薄板基体、以及均匀弥散分布在所述陶瓷薄板基体中的颗粒增强相，所述颗粒增强相在颗粒增强陶瓷薄板中的质量百分含量为5%～30%，所述颗粒增强相的粒径为0.1～15μm。2.根据权利要求1所述的颗粒增强陶瓷薄板，其特征在于，所述颗粒增强相选自ZrO2、锆的无机盐、ZrSiO4、锆英石、Al2O3、铝矾土、硬水铝石、铝的无机盐、Y2O3、SiC中的至少一种；优选地，所述锆的无机盐选自氧氯化锆、四氯化锆、八水氧氯化锆中的至少一种，所述铝的无机盐选自氢氧化铝、氯化铝中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的颗粒增强陶瓷薄板，其特征在于，所述颗粒增强陶瓷薄板的弯曲强度为100～150MPa。4.根据权利要求1至3中任一项所述的颗粒增强陶瓷薄板，其特征在于，所述颗粒增强陶瓷薄板的厚度为3.5～25.5mm。5.一种权利要求1至4中任一项所述的颗粒增强陶瓷薄板的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：萧礼标，刘一军，旷峰华，潘利敏，汪庆刚，
申请(专利权)人：蒙娜丽莎集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44