【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及骨质瓷，尤其涉及一种利用在骨质瓷坯体表面涂覆预应力涂层材料的高强度高抗热震性骨质瓷及其制备方法。
技术介绍
1、骨质瓷是高级日用细瓷之一，其晶相组成主要有β-磷酸三钙、钙长石、石英和玻璃相，具有色泽柔和、高白度和高透光率等优良性能。但是，与普通的长石质日用瓷相比，骨质瓷由于抗热震性能比较差而在高端日用瓷市场上竞争力不足，因此提高骨质瓷的强度和抗热震性是提高骨质瓷质量的关键技术问题。
2、长期以来，有研究者通过原料改性和配方改进的方法提高了骨质瓷强度和抗热震性能，但是提升幅度有限。也有研究者通过添加增强相的方法明显提高了骨质瓷的强度和抗热震性能，但是由于新晶相的引入一定程度上影响了瓷体的白度和透光率，因而也降低了产品质量。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种预应力增强的高强度高抗热震性骨质瓷，通过在骨质瓷坯体表面涂覆预应力涂层材料，以及在预应力涂层材料中利用硅灰石或方解石调控生成的钙长石与β-磷酸三钙比例，设计涂层材料的热膨胀系数，从而与骨质瓷坯体之间形成热膨胀系数差异，实现在不引入新相的基础上显著提高骨质瓷坯体的力学强度和抗热震性能。本专利技术的另一目的在于提供上述预应力增强的高强度高抗热震性骨质瓷的制备方法。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：
3、本专利技术提供的一种预应力增强的高强度高抗热震性骨质瓷，由骨质瓷坯体以及涂覆在坯体表面的预应力增强涂层材料构成；
4、所述骨质瓷
5、所述预应力增强涂层材料由粉料和粘结剂水溶液按照质量体积比粉料∶粘结剂水溶液＝10g∶10～100ml组成；所述粉料的原料组成为硅灰石或方解石10～50wt％、牛骨灰10～50wt％、高岭土15～30wt％、长石5～15wt％、氧化铝0～10wt％、锂辉石0～5wt％、石英5～10wt％；所述粘结剂水溶液的浓度为1～5wt％，粘结剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、糊精、阿拉伯树胶、水玻璃中的一种或其组合。
6、本专利技术的另一目的通过以下技术方案予以实现：
7、本专利技术提供的一种预应力增强的高强度高抗热震性骨质瓷的制备方法，包括以下步骤：
8、(1)骨质瓷坯体的制备
9、按照所述骨质瓷坯体的原料组成进行配料混合，经压力成型或注浆成型、干燥、素烧，得到骨质瓷坯体；
10、(2)预应力增强涂层材料的制备
11、(2-1)粉料的制备
12、按照所述粉料的原料组成进行配料，经球磨、干燥、粉碎过筛后，得到粉料；
13、(2-2)粘结剂水溶液的配置
14、将所述粘结剂加入去离子水中，水浴加热搅拌至粘结剂完全溶解，静置后过滤，得到粘结剂水溶液；
15、(2-3)涂层材料的制备
16、将粉料和粘结剂水溶液按照所述比例进行混合，加入消泡剂混合后进行球磨处理，即制得预应力增强涂层材料；
17、(3)具有涂层的骨质瓷坯体的制备
18、采用表面涂覆(如刷涂、喷涂或浸涂等)的方式，将所述预应力增强涂层材料均匀涂覆于骨质瓷坯体表面，经干燥，得到具有涂层的骨质瓷坯体；
19、(4)高温共烧
20、将所述具有涂层的骨质瓷坯体进行高温共烧成，即在空气气氛下以升温速率2～5℃/min升温1200～1250℃，保温1～2h，自然冷却至室温后，即得到预应力增强的高强度高抗热震性骨质瓷坯体制品。
21、进一步地，本专利技术制备方法所述步骤(1)中成型压力为3～10mpa，素烧温度为300～600℃。所述步骤(3)中涂层的厚度为20～500μm。所述烧结后得到预应力增强骨质瓷，其涂层和坯体的晶体组成均为β-磷酸三钙、钙长石和石英。
22、本专利技术具有以下有益效果：
23、(1)本专利技术的预应力增强涂层材料利用硅灰石或方解石调控生成的钙长石与β-磷酸三钙比例，设计涂层材料的热膨胀系数，涂覆于骨质瓷坯体表面而形成热膨胀系数差异，经高温共烧后冷却时在坯体表面产生预压缩应力，以抵消外加应力或热应力对骨质瓷的破坏，从而显著提高了骨质瓷的强度和抗热震性能。
24、(2)本专利技术不改变骨质瓷的生成工艺，不引入新相，具有操作简单、成本低廉、效果显著的特点，具有很高的实用价值和应用价值。
25、(3)本专利技术制得的预应力增强骨质瓷抗弯曲强度达到150mpa以上(和未涂覆预应力增强涂层材料的骨质瓷相比提高了约45％)，抗热震性能达到200～20℃以上水中热交换一次不裂的效果，达到了长石质日用瓷的标准。
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1.一种预应力增强的高强度高抗热震性骨质瓷，其特征在于：由骨质瓷坯体以及涂覆在坯体表面的预应力增强涂层材料构成；
2.权利要求1所述预应力增强的高强度高抗热震性骨质瓷的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的预应力增强的高强度高抗热震性骨质瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中成型压力为3～10MPa，素烧温度为300～600℃。
4.根据权利要求2所述的预应力增强的高强度高抗热震性骨质瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中涂层的厚度为20～500μm。
5.根据权利要求2所述的预应力增强的高强度高抗热震性骨质瓷的制备方法，其特征在于：所述烧结后得到预应力增强骨质瓷，其涂层和坯体的晶体组成均为β-磷酸三钙、钙长石和石英。
【技术特征摘要】
1.一种预应力增强的高强度高抗热震性骨质瓷，其特征在于：由骨质瓷坯体以及涂覆在坯体表面的预应力增强涂层材料构成；
2.权利要求1所述预应力增强的高强度高抗热震性骨质瓷的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的预应力增强的高强度高抗热震性骨质瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中成型压力为3～10mpa，...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏红兵，李月明，李恺，孙熠，张小娜，
申请(专利权)人：景德镇陶瓷大学，
类型：发明
国别省市：
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