[发明专利]一种不含锂矿物的低热膨胀日用陶瓷及其制备方法

说明书

本发明涉及一种不含锂矿物的低热膨胀日用陶瓷及其制备方法，包括日用陶瓷坯料42‑56份、氧化铝21‑28份、二氧化钛16‑22份、菱镁矿4‑6份，外加以上原料总质量的1‑3％的氧化铁及1‑2％的氧化锌。本发明所述低热膨胀日用陶瓷不使用含锂矿物原料，生产成本低、成型性能好，并具有良好的抗热震性能和机械强度，可为低热膨胀陶瓷生产提供一种节约成本、提高产品质量的技术途径，很好地满足低热膨胀日用陶瓷产品如耐热炊具和烹饪器具的使用要求，可以制作成各种耐热厨具和耐热餐具，也可适用于窑具、高温夹具和挡板陶瓷耐热板等，有利于促进耐热陶瓷产业的技术进步和应用发展。

技术领域

本发明涉及普通陶瓷制备技术领域，具体涉及一种不含锂矿物的低热膨胀日用陶瓷及其制备方法。

背景技术

我国是陶瓷生产和消费大国，但日用陶瓷产品质量普遍不高，难于适宜人们日常生活对日用陶瓷的热稳定性的要求。为生产制备具有良好抗热震性，能抵抗剧烈温差变化的低热膨胀陶瓷材料，国内外进行了大量相关研究，常用的具有低热膨胀系数的陶瓷材料有锂铝硅系统、钛酸铝系统、磷酸锆(钠)系统、堇青石系统等制品。堇青石质陶瓷的主要原料为滑石、黏土和长石等，其热膨胀系数较低，抗热震性较好，被广泛应用于耐火材料、催化剂载体、泡沫陶瓷和装置瓷等方面，但堇青石烧结范围窄，通常需要加入添加剂扩大烧成温度范围，而且堇青石陶瓷弯曲强度不高，对其应用造成了一定影响。采用磷酸锆(钠)系统虽然可以制备出低热膨胀陶瓷材料，但需要先在较高的温度下合成磷酸锆(钠)粉体，而且成本较高。锂铝硅系统陶瓷抗热震性好，是目前应用最为广泛的一种低热膨胀陶瓷，主要通过添加锂辉石，氧化锂降低陶瓷坯体中玻璃相的熔融温度，使配料中的氧化硅与锂辉石形成固溶体，抑制石英向方石英的转变，赋予锂辉石质陶瓷较低的热膨胀系数。但锂质低热膨胀陶瓷中锂辉石含量通常大于40％，即使用锂霞石或锂长石取代部分锂辉石，由于锂辉石及其他含锂矿物均价格高昂，极大增加了产品的生产成本和经济效益，限制了锂质低热膨胀陶瓷在日用陶瓷中的大规模使用。

钛酸铝陶瓷是由等摩尔氧化铝和氧化钛组成的特种陶瓷材料，热膨胀系数比堇青石更低，且具有良好的耐高温性能，其较高的熔点使得钛酸铝陶瓷可以在更为严苛的条件下代替堇青石陶瓷的使用；但钛酸铝的合成温度通常在1400-1450℃以上，相对于现有的日用陶瓷1300℃左右的烧制温度差别较大，无法与一般的日用陶瓷原料共用，且钛酸铝陶瓷有两大致命弱点：①难以致密化烧结，导致其强度不高。②在800～1300℃范围内易分解，导致热膨胀系数升高。这两大缺陷极大地限制了钛酸铝陶瓷的应用。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种利用普通日用陶瓷坯料和化工原料制备的不含锂质矿物的低热膨胀日用陶瓷，使其具有较好的力学性能和良好的抗热震性。

本发明的目的之二在于通过一种利用普通日用陶瓷坯料和化工原料制备不含锂质矿物的低热膨胀日用陶瓷的方法，通过添加外加剂、优化其制备工艺制度，在现有生产工艺条件下，低成本制备低热膨胀日用陶瓷。

本发明实现目的之一所采用的技术方案是：

一种不含锂矿物的低热膨胀日用陶瓷，包括以下质量百分比的原料：

日用陶瓷坯料42-56份、氧化铝21-28份、二氧化钛16-22份、菱镁矿4-6份，外加以上原料总质量的1-3％的氧化铁及1-2％的氧化锌作为添加剂。

优选地，所述日用陶瓷坯料的化学组成为：Al₂O₃ 19～25份、SiO₂ 65～75份、K₂O 1～2份、MgO 0.5～1份、CaO 0～0.5份、Na₂O 1～2份、Fe₂O₃ 0-1份、TiO₂ 0-0.1份，其中更加优选Al₂O₃ 21～24份、SiO₂ 72～75份。