一种耐高温陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐高温陶瓷及其制备方法，制备耐高温陶瓷的原料按其重量份包括：锂辉石粉、高岭土、二氧化硅、碳化硅混合料、滑石粉、碳酸钡、无定形二氧化硅、强化纤维、聚乙烯蜡、氧化铝、氧化硼；无定形二氧化硅的平均粒径为5μm～15μm；锂辉石粉的粒径为50μm～100μm。本发明专利技术制备的耐高温陶瓷产品的机械强度大，产品合格率高，抗热震性好，经多次冷热循环后产品无裂纹、破损等缺陷，并且制备方法简单，制备工艺易操作，经济效益大，适合大规模推广。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温陶瓷及其制备方法
本专利技术涉及陶瓷加工
，具体涉及一种耐高温陶瓷及其制备方法。
技术介绍
陶瓷材料是指用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料，具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料、刀具材料、功能材料等方面，但其在高温环境下容易出现爆裂或者裂纹的现象，导致陶瓷材料的使用寿命降低，大大影响了其应用范围。中国专利CN104058715A公开了一种高温瓷，其特征在于，其按重量份的组分为：紫砂土5-15份、泉州地区高岭土55-65份、晋江沿海黑土10-20份、泥沙10-20份、铝土矿熟料5-15份、碳酸钡5-15份、滑石10-20份。但是该专利制备的高温瓷的耐高温性能不佳。中国专利CN108083778A公开了一种耐高温陶瓷锅，所述陶瓷锅所含原料及各原料的重量份数为：三氧化二铝80-90份、碳酸钙1-5份、氧化硅2-6份、结合剂2-4份、分散剂2-8份。但是该专利制备的。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提供一种耐高温陶瓷及其制备方法。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种耐高温陶瓷，制备耐高温陶瓷的原料按其重量份包括：锂辉石粉50份、高岭土10份～25份、二氧化硅8份～18份、碳化硅混合料5份～15份、滑石粉3份～8份、碳酸钡2份～8份、无定形二氧化硅1份～7份、强化纤维0.5份～1.5份、聚乙烯蜡0.8份～2.5份、氧化铝6份～15份、氧化硼1.2份～2.0份；所述无定形二氧化硅的平均粒径为5μm～15μm；所述锂辉石粉的粒径为50μm～100μm。其中，不定形二氧化硅的强度高、导热系数低，将其作为陶瓷的原料可以提高其强度和耐热性能；添加石英纤维为强化颗粒，提高陶瓷的耐高温性能；高温烧结使碳酸钡分解释放二氧化碳，生产氧化钡，氧化钡、氧化硼和氧化铝作为烧结助剂可以降低陶瓷的烧结温度。进一步的，碳化硅混合料由粗颗粒碳化硅和细颗粒碳化硅以重量比2:1.2～1.8混合。进一步的，粗颗粒碳化硅的粒径在40μm～100μm。进一步的，细颗粒碳化硅的粒径在2μm～10μm。其中，粗颗粒碳化硅和细颗粒碳化硅混合使用，可以提高材料的致密性，改善陶瓷材料的孔隙，提高耐高温性能，并且细颗粒碳化硅在高温下可分散于氧化铝、粗颗粒碳化硅等原料中，并在其表面附着，提高了陶瓷材料的耐腐蚀性能。进一步的，强化纤维选自熔融石英玻璃纤维、石英纤维、氧化铝纤维和玻璃纤维中的任两种。进一步的，强化纤维的直径在5μm～20μm。进一步的，制备耐高温陶瓷的原料按其重量份包括：锂辉石粉50份、高岭土18份、二氧化硅13份、碳化硅混合料10份、滑石粉5.5份、碳酸钡5份、无定形二氧化硅4份、强化纤维1.0份、聚乙烯蜡1.6份、氧化铝10.5份、氧化硼1.6份。本专利技术的另一专利技术目的在于提供一种耐高温陶瓷的制备方法，包括如下步骤：步骤S10，按上述重量份称取制备耐高温陶瓷的原料；步骤S20，将上述重量份的强化纤维放到105℃的烘箱中干燥2小时，再浸渍在铝溶胶中，微波振动3分钟，再进行干燥、热处理，得到预处理强化纤维；步骤S30，将上述重量份的理辉石粉、高岭土、二氧化硅、碳化硅混合料、滑石粉、碳酸钡、无定形二氧化硅、氧化铝和氧化硼放到球磨机中，加上后以30～50转/分钟的转速将原料进行混合，得到预混料；步骤S40，将步骤S20得到的预处理强化纤维放到步骤S30得到的糊状浆料中，再加入上述重量份的聚乙烯蜡，搅拌混合均匀，得到糊状浆料；步骤S50，将步骤S40得到的糊状浆料成型后，自然晾晒24小时～36小时，泥胚；步骤S60，将步骤S50得到的泥胚放到烧窑中，升温至1550℃～1780℃，烧制12小时～28小时，得到耐高温陶瓷。其中，将干燥后的强化纤维放到铝溶胶中浸渍，使用铝溶胶改善强化纤维因脱水产生的结构缺陷，经热处理后强化纤维与纳米氧化铝因烧结收缩结合加强，提高了强化纤维的结构强度。进一步的，步骤S20中，热处理的温度为500℃～580℃，时间为45分钟～80分钟。进一步的，步骤S60中，升温的具体过程为：以10℃/min的升温速率从室温升温到400℃，保温30min～60min，然后以4℃/min的升温速率升温到850℃，保温60min，最后以8℃/min的升温速率升至终温。本专利技术的优点是：(1)本专利技术制备的耐高温陶瓷以锂辉石粉为基料，通过添加高岭土、碳化硅混合粉、强化纤维和无定形二氧化硅等原料优化陶瓷配方，提高陶瓷材料的强度和耐高温性能；(2)本专利技术制备的耐高温陶瓷原料中不定形二氧化硅的强度高、导热系数低，将其作为陶瓷的原料可以提高其强度和耐热性能；添加石英纤维为强化颗粒，提高陶瓷的耐高温性能；高温烧结使碳酸钡分解释放二氧化碳，生产氧化钡，氧化钡、氧化硼和氧化铝作为烧结助剂可以降低陶瓷的烧结温度；(3)本专利技术制备的耐高温陶瓷原料中颗粒碳化硅和细颗粒碳化硅混合使用，可以提高材料的致密性，改善陶瓷材料的孔隙，提高耐高温性能，并且细颗粒碳化硅在高温下可分散于氧化铝、粗颗粒碳化硅等原料中，并在其表面附着，提高了陶瓷材料的耐腐蚀性能；(4)本专利技术制备的耐高温陶瓷产品的机械强度大，产品合格率高，抗热震性好，经多次冷热循环后产品无裂纹、破损等缺陷，并且制备方法简单，制备工艺易操作，经济效益大，适合大规模推广。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将对本专利技术作进一步详细的说明。具体实施方式以下对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1一种耐高温陶瓷及其制备方法制备耐高温陶瓷的原料包括：锂辉石粉50kg、高岭土18kg、二氧化硅13kg、碳化硅混合料10kg、滑石粉5.5kg、碳酸钡5kg、无定形二氧化硅4kg、强化纤维1.0kg、聚乙烯蜡1.6kg、氧化铝10.5kg、氧化硼1.6kg；无定形二氧化硅的平均粒径为5μm～15μm；锂辉石粉的粒径为50μm～100μm；碳化硅混合料由粗颗粒碳化硅和细颗粒碳化硅以重量比2:1.5混合，粗颗粒碳化硅的粒径在40μm～100μm，细颗粒碳化硅的粒径在2μm～10μm；强化纤维为熔融石英玻璃纤维、石英纤维以重量比1:1混合，强化纤维的直径在5μm～20μm。耐高温陶瓷，通过如下方法制备：步骤S10，按上述重量份称取制备耐高温陶瓷的原料；步骤S20，将上述重量份的强化纤维放到105℃的烘箱中干燥2小时，再浸渍在铝溶胶中，微波振动3分钟，再进行干燥、热处理，热处理的温度为540℃，时间为60分钟，得到预处理强化纤维；步骤S30，将上述重量份的理辉石粉、高岭土、二氧化硅、碳化硅混合料、滑石粉、碳酸钡、无定形二氧化硅、氧化铝和氧化硼放到球磨机中，加上后以40转/分钟的转速将原料进行混合，得到预混料；步骤S40，将步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温陶瓷，其特征在于，制备所述耐高温陶瓷的原料按其重量份包括：锂辉石粉50份、高岭土10份～25份、二氧化硅8份～18份、碳化硅混合料5份～15份、滑石粉3份～8份、碳酸钡2份～8份、无定形二氧化硅1份～7份、强化纤维0.5份～1.5份、聚乙烯蜡0.8份～2.5份、氧化铝6份～15份、氧化硼1.2份～2.0份；所述无定形二氧化硅的平均粒径为5μm～15μm；所述锂辉石粉的粒径为50μm～100μm。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐高温陶瓷，其特征在于，制备所述耐高温陶瓷的原料按其重量份包括：锂辉石粉50份、高岭土10份～25份、二氧化硅8份～18份、碳化硅混合料5份～15份、滑石粉3份～8份、碳酸钡2份～8份、无定形二氧化硅1份～7份、强化纤维0.5份～1.5份、聚乙烯蜡0.8份～2.5份、氧化铝6份～15份、氧化硼1.2份～2.0份；所述无定形二氧化硅的平均粒径为5μm～15μm；所述锂辉石粉的粒径为50μm～100μm。


2.根据权利要求1所述的耐高温陶瓷，其特征在于，所述碳化硅混合料由粗颗粒碳化硅和细颗粒碳化硅以重量比2:1.2～1.8混合。


3.根据权利要求1所述的耐高温陶瓷，其特征在于，所述粗颗粒碳化硅的粒径在40μm～100μm。


4.根据权利要求1所述的耐高温陶瓷，其特征在于，所述细颗粒碳化硅的粒径在2μm～10μm。


5.根据权利要求1所述的耐高温陶瓷，其特征在于，所述强化纤维选自熔融石英玻璃纤维、石英纤维、氧化铝纤维和玻璃纤维中的任两种。


6.根据权利要求1所述的耐高温陶瓷，其特征在于，所述强化纤维的直径在5μm～20μm。


7.根据权利要求1所述的耐高温陶瓷，其特征在于，制备所述耐高温陶瓷的原料按其重量份包括：锂辉石粉50份、高岭土18份、二氧化硅13份、碳化硅混合料10份、滑石粉5.5份、碳酸钡5份、无定形二氧化硅4份、强化纤维1.0份、聚乙烯蜡1.6份、氧化铝1...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁世杰，
申请(专利权)人：福建省盛荣生态花卉研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：福建;35