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一種高抗熱震性骨質(zhì)瓷的制備方法與流程

文檔序號(hào):11685157閱讀:306來源:國知局

本發(fā)明屬于瓷制品領(lǐng)域,具體涉及一種高抗熱震性骨質(zhì)瓷的制備方法。



背景技術(shù):

骨質(zhì)瓷原稱骨灰瓷,通常也簡(jiǎn)稱為骨瓷,是采用動(dòng)物骨灰經(jīng)過脫脂漂洗、高溫煅燒以及許多特殊工藝制備而成的。骨瓷屬軟質(zhì)瓷,所使用的動(dòng)物骨灰多為上等牛骨,因而骨瓷瓷質(zhì)細(xì)膩、釉面光潤(rùn)、光澤柔和,有如脂似玉之感,極顯雍容華貴,并具有較高的透明度和一定的機(jī)械強(qiáng)度。在日用陶瓷中,骨質(zhì)瓷的應(yīng)用非常廣泛。

骨質(zhì)瓷的性能與其物相組成密切相關(guān),傳統(tǒng)的骨質(zhì)瓷瓷坯物相組成主要是磷酸三鈣、鈣長(zhǎng)石及一定含量的磷酸鹽玻璃相。具有瓷質(zhì)潔白、透光度高、光澤柔和等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)存在著抗熱震性較差的不足,提高骨質(zhì)瓷的抗熱震性是提高骨質(zhì)瓷質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)問題。

近年來,研究人員外骨質(zhì)瓷進(jìn)行了比較細(xì)致的研究分析,找出了骨質(zhì)瓷顯微結(jié)構(gòu)組成特性與物理性能的關(guān)系,取得了一些研究成果,為提高骨質(zhì)瓷的抗熱震性地研究提供了一定的理論依據(jù)。但在解決骨質(zhì)瓷抗熱震性方面仍未有大的突破,而且傳統(tǒng)骨質(zhì)瓷由于受其配方特點(diǎn)的制約,其抗熱震性差是影響骨質(zhì)瓷質(zhì)量的主要問題,也是限制骨質(zhì)瓷使用的主要原因,此問題是多年來許多科研人員致力解決的技術(shù)難題。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題:針對(duì)目前傳統(tǒng)骨質(zhì)瓷雖然具有瓷質(zhì)潔白、透光度高、光澤柔和等優(yōu)點(diǎn),但是其抗熱震性較差,限制了骨質(zhì)瓷的使用的問題,提供了一種高抗熱震性骨質(zhì)瓷的制備方法。

為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是:

一種高抗熱震性骨質(zhì)瓷的制備方法,具體制備步驟為:

(1)坯料原料:按重量份數(shù)計(jì),取60~65份自制骨炭、32~34份蒙脫土、25~29份長(zhǎng)石、13~16份白硼鈣石、11~13份石英砂、3~6份氧化鋰及2~7份腐植酸鈉,混合均勻,得坯料原料;

(2)坯體制備:將步驟(1)中的坯料原料放入球磨機(jī)中,按料、球和水質(zhì)量比1:3:1,向球磨機(jī)中加入鋼球和水,進(jìn)行球磨,得球磨混合物,再對(duì)球磨混合物進(jìn)行磁選除鐵,將磁選除鐵后的球磨混合物過200目篩,得篩下物,在室溫下陳腐,再將陳腐后的篩下物放入壓濾機(jī)中進(jìn)行壓濾,得到濾餅,并把濾餅放入模具中壓制成型,脫模,收集脫模物,得坯體;

(3)高抗熱震性骨質(zhì)瓷的制備:將步驟(2)中的坯體放入燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié),再進(jìn)行拋光、吹塵,即可得高抗熱震性骨質(zhì)瓷。

所述步驟(1)中自制骨炭的制備方法為:

a、按重量份數(shù)計(jì),取55~60份醋酸溶液、33~39份磷酸氫鈣、12~15份碳酸鈣、11~14份三聚磷酸鈉、10~13份羥乙基纖維素及1~3份氯化鈷,放入反應(yīng)釜中,設(shè)定溫度為90~95℃,攪拌30~40min,再向反應(yīng)釜中加入羥乙基纖維素等質(zhì)量的磷酸鈉,升溫至110~130℃,攪拌2~4h;

b、在上述攪拌結(jié)束后出料,得出料物,將出料物置于2~4℃下靜置結(jié)晶,再進(jìn)行過濾,得濾渣,并將濾渣置于105℃干燥箱中干燥,得干燥物,將干燥物進(jìn)行粉碎,對(duì)粉碎物過200目篩,收集過篩顆粒,得自制骨粉;

c、將上述自制骨粉在1050~1100℃下,煅燒3~6h,收集煅燒物,得自制骨炭。

所述步驟(2)中陳腐時(shí)間為3~6天。

所述步驟(2)中壓濾機(jī)的壓力為20~23mpa。

所述步驟(2)中濾餅的含水量為12~18%。

所述步驟(3)中燒結(jié)溫度為1170~1220℃,燒結(jié)時(shí)間為2~4h。

本發(fā)明有益技術(shù)效果是:

(1)本發(fā)明以碳酸鈣及磷酸氫鈣作為鈣源,在三聚磷酸鈉及磷酸鈉的環(huán)境下形成羥基磷酸鈣類物質(zhì),同時(shí)添加鈷離子,結(jié)合鈷離子,增加了自制骨粉的熱穩(wěn)定性,同時(shí)鈷離子起到晶型調(diào)節(jié)物質(zhì)的作用,使獲得的自制骨粉具有良好的空間結(jié)構(gòu)和晶型,通過煅燒獲得自制骨炭,提高了可縮性,降低了收縮率,進(jìn)而使制備的高抗熱震性骨質(zhì)瓷抗熱震性能提高;

(2)本發(fā)明通過添加白硼鈣石,作為鈣源補(bǔ)充物,防止原料在制備過程中鈣的損失,同時(shí)增加硼、鋰等元素,進(jìn)一步提高了物料的熱穩(wěn)定性,從而獲得高抗熱震性骨質(zhì)瓷;

(3)本發(fā)明制得的高抗熱震性骨質(zhì)瓷在220℃至20℃熱交換五次,無裂紋出現(xiàn),吸水率為0.02~0.04%,白度為92.3~94.6%,抗彎曲強(qiáng)度達(dá)到130~132mpa。

具體實(shí)施方式

自制骨粉的制備:先按重量份數(shù)計(jì),取55~60份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%醋酸溶液、33~39份磷酸氫鈣、12~15份碳酸鈣、11~14份三聚磷酸鈉、10~13份羥乙基纖維素及1~3份氯化鈷,放入反應(yīng)釜中,設(shè)定溫度為90~95℃,以200r/min攪拌30~40min;再向反應(yīng)釜中加入羥乙基纖維素等質(zhì)量的磷酸鈉,升溫至110~130℃,攪拌2~4h,攪拌結(jié)束后,自然冷卻至室溫,進(jìn)行出料,將出料物置于2~4℃冷藏室內(nèi)靜置40~50min,再進(jìn)行過濾,得到濾渣,并將濾渣置于105℃干燥箱中,干燥7~9h,得干燥物,并放入粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎,對(duì)粉碎物過200目篩,收集過篩顆粒,得自制骨粉。

自制骨炭的制備:將自制骨粉放入煅燒爐中,設(shè)定溫度為1050~1100℃,煅燒3~6h,收集煅燒物,得自制骨炭。

高抗熱震性骨質(zhì)瓷的制備方法,按重量份數(shù)計(jì),取如下原料,60~65份自制骨炭、32~34份蒙脫土、25~29份長(zhǎng)石、13~16份白硼鈣石、11~13份石英砂、3~6份氧化鋰及2~7份腐植酸鈉,放入球磨機(jī)中,按料、球和水質(zhì)量比1:3:1,向球磨機(jī)中加入直徑為60mm的鋼球和水,以300r/min球磨6~9h,球磨結(jié)束后,將球磨機(jī)中的球磨混合物放入磁選機(jī)中磁選除鐵3~5次,隨后將除鐵后的球磨混合物過200目篩,得到過篩物,并陳腐3~6天,再將陳腐后的過篩物放入壓濾機(jī)中,以20~23mpa進(jìn)行壓濾,壓至壓濾物含水量至12~18%,得到濾餅,再將濾餅放入模具中,并將模具放入壓機(jī)中壓制成型,進(jìn)行脫模,收集脫模物,得坯體,將坯體放入燒結(jié)爐中,設(shè)定溫度為1170~1220℃,燒結(jié)2~4h,收集燒結(jié)物,進(jìn)行拋光、吹塵,即可得高抗熱震性骨質(zhì)瓷。

實(shí)例1

按重量份數(shù)計(jì),取如下原料,60份自制骨炭、32份蒙脫土、25份長(zhǎng)石、13份白硼鈣石、11份石英砂、3份氧化鋰及2份腐植酸鈉,放入球磨機(jī)中,按料、球和水質(zhì)量比1:3:1,向球磨機(jī)中加入直徑為60mm的鋼球和水,以300r/min球磨6h,球磨結(jié)束后,將球磨機(jī)中的球磨混合物放入磁選機(jī)中磁選除鐵3次,隨后將除鐵后的球磨混合物過200目篩,得到過篩物,并陳腐3天,再將陳腐后的過篩物放入壓濾機(jī)中,以20mpa進(jìn)行壓濾,壓至壓濾物含水量至12%,得到濾餅,再將濾餅放入模具中,并將模具放入壓機(jī)中壓制成型,進(jìn)行脫模,收集脫模物,得坯體,將坯體放入燒結(jié)爐中,設(shè)定溫度為1170℃,燒結(jié)2h,收集燒結(jié)物,進(jìn)行拋光、吹塵,即可得高抗熱震性骨質(zhì)瓷。

實(shí)例2

按重量份數(shù)計(jì),取如下原料,63份自制骨炭、33份蒙脫土、27份長(zhǎng)石、15份白硼鈣石、12份石英砂、5份氧化鋰及5份腐植酸鈉,放入球磨機(jī)中,按料、球和水質(zhì)量比1:3:1,向球磨機(jī)中加入直徑為60mm的鋼球和水,以300r/min球磨7h,球磨結(jié)束后,將球磨機(jī)中的球磨混合物放入磁選機(jī)中磁選除鐵4次,隨后將除鐵后的球磨混合物過200目篩,得到過篩物,并陳腐5天,再將陳腐后的過篩物放入壓濾機(jī)中,以21mpa進(jìn)行壓濾,壓至壓濾物含水量至15%,得到濾餅,再將濾餅放入模具中,并將模具放入壓機(jī)中壓制成型,進(jìn)行脫模,收集脫模物,得坯體,將坯體放入燒結(jié)爐中,設(shè)定溫度為1190℃,燒結(jié)3h,收集燒結(jié)物,進(jìn)行拋光、吹塵,即可得高抗熱震性骨質(zhì)瓷。

實(shí)例3

按重量份數(shù)計(jì),取如下原料,65份自制骨炭、34份蒙脫土、29份長(zhǎng)石、16份白硼鈣石、13份石英砂、6份氧化鋰及7份腐植酸鈉,放入球磨機(jī)中,按料、球和水質(zhì)量比1:3:1,向球磨機(jī)中加入直徑為60mm的鋼球和水,以300r/min球磨9h,球磨結(jié)束后,將球磨機(jī)中的球磨混合物放入磁選機(jī)中磁選除鐵5次,隨后將除鐵后的球磨混合物過200目篩,得到過篩物,并陳腐6天,再將陳腐后的過篩物放入壓濾機(jī)中,以23mpa進(jìn)行壓濾,壓至壓濾物含水量至18%,得到濾餅,再將濾餅放入模具中,并將模具放入壓機(jī)中壓制成型,進(jìn)行脫模,收集脫模物,得坯體,將坯體放入燒結(jié)爐中,設(shè)定溫度為1220℃,燒結(jié)4h,收集燒結(jié)物,進(jìn)行拋光、吹塵,即可得高抗熱震性骨質(zhì)瓷。

將上述實(shí)施例所得的高抗熱震性骨質(zhì)瓷進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果如表一所示。

檢測(cè)儀器及方法為:白度檢測(cè)儀,陶瓷吸水率檢測(cè)儀(浸泡時(shí)間1~999h連續(xù)可調(diào)),用三點(diǎn)負(fù)荷法測(cè)定陶瓷材料室溫抗彎強(qiáng)度。

表一:高抗熱震性骨質(zhì)瓷性能

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式,但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制,其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化,均應(yīng)為等效的置換方式,都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

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