鋯英石陶瓷的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種耐火材料的燒結(jié)方法，具體的說(shuō)，是一種窯具用鋯英石陶瓷的燒結(jié)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋯英石為島狀硅酸鹽礦物，其化學(xué)式為ZrSi04，屬四方晶系，晶體通常呈四方雙錐狀、柱狀和板狀，其理論組成為含67.23 %的ZrOjP 32.77 %的S1 2 (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，是Zr02-Si02二元體系中唯一的化合物，也是提煉金屬鋯的主要礦物。由于鋯英石具有良好的抗磨損、較高的熱分解溫度、荷重軟化溫度高、較好的化學(xué)穩(wěn)定性、較小的熱膨脹系數(shù)和優(yōu)良的抗熱震性能等物化性能，是高級(jí)陶瓷和耐火材料的重要原材料，被廣泛應(yīng)用于耐火材料、鑄造、陶瓷、電子工業(yè)及核廢物礦物固化研究等相關(guān)領(lǐng)域。
[0003]致密鋯英石材料在無(wú)堿玻璃纖維池窯中直接與玻璃溶液接觸，要求鋯英石相含量高、致密度高、氣孔率低、基本無(wú)大氣孔，以減少或防止玻璃溶液對(duì)材料的溶蝕、磨損和滲透，從而保證其在無(wú)堿玻璃纖維池窯中具有較長(zhǎng)的使用壽命。CN101851107A公開了一種低堿、低熔洞率、低應(yīng)力的致密鋯英石磚及其制造方法，其操作及燒結(jié)步驟復(fù)雜，不利于生產(chǎn)效率的提尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種工藝簡(jiǎn)潔的鋯英石陶瓷的制備方法，采用本發(fā)明的方法能提高鋯英石陶瓷的燒結(jié)致密度。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種鋯英石陶瓷的制備方法，以鋯英石(例如為鋯英石粉料)為基質(zhì)，依次進(jìn)行如下步驟:
[0006]1)、將鋯英石和燒結(jié)助劑球磨混合均勻，所述燒結(jié)助劑與鋯英石的質(zhì)量比為5%?10% ；
[0007]2)、向步驟1)所得的混合料中添加作為粘結(jié)劑的聚乙烯醇(PVA)后進(jìn)行噴霧造粒；
[0008]所述步驟1)所得的混合料與聚乙烯醇(PVA)的料液比為:100g/0.2?0.5ml ；
[0009]3)、將步驟2)所得的造粒料(粒徑約為30?100mm)填充于模具內(nèi)進(jìn)行冷等靜壓成型，成型壓力80?120Mpa ;然后于1100?1600°C燒制2?8h(可在硅鉬棒電爐中燒制，較佳為1450°C燒制4h)，得到鋯英石陶瓷。
[0010]作為本發(fā)明的鋯英石陶瓷的制備方法的改進(jìn):燒結(jié)助劑為氧化鎂、氧化釔、二氧化鈦中的至少一種。
[0011]作為本發(fā)明的鋯英石陶瓷的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn):步驟2)的噴霧造粒的工藝參數(shù)為:熱風(fēng)進(jìn)口溫度200?250°C、出口溫度80?90°C、霧化器調(diào)數(shù)為20?40Hz、料漿進(jìn)料速率為5?8kg/小時(shí)。
[0012]作為本發(fā)明的鋯英石陶瓷的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn):將鋯英石和燒結(jié)助劑球磨至能過(guò)100目的篩。
[0013]作為本發(fā)明的鋯英石陶瓷的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn):燒結(jié)助劑由占鋯英石質(zhì)量5 %的氧化鎂、占鋯英石質(zhì)量1 %的氧化釔和占鋯英石質(zhì)量4%的二氧化鈦組成。
[0014]備注說(shuō)明:本發(fā)明所用的鋯英石的純度滿足以下要求:Zr02含量多66.5%,Si02彡33.0%，其它雜質(zhì)彡0.5% ;上述％是指質(zhì)量％。
[0015]本發(fā)明具有如下技術(shù)優(yōu)勢(shì):
[0016]1、選擇氧化鎂、氧化釔、二氧化鈦?zhàn)鳛闊Y(jié)助劑，有助于降低鋯英石的燒結(jié)溫度，并有利于鋯英石的致密化；
[0017]2、采用噴霧造粒技術(shù)制備鋯英石造粒粉，原料成分包括燒結(jié)助劑比較均一，有助于燒結(jié)致密，獲得較好的燒結(jié)性能和力學(xué)性能。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1、一種鋯英石陶瓷的制備方法(燒結(jié)方法)，以鋯英石為基質(zhì)，添加占鋯英石質(zhì)量5%的氧化鎂作為燒結(jié)助劑。其工藝步驟如下:
[0019]1)、按照上述質(zhì)量比例要求將鋯英石與氧化鎂燒結(jié)助劑球磨混合均勻(至能過(guò)100目的篩)；
[0020]2)、按照100g/0.5ml的料液比，往球磨混合后的粉料中添加適量的聚乙烯醇(PVA)作為粘結(jié)劑后進(jìn)行噴霧造粒；所述噴霧造粒的工藝參數(shù)為:熱風(fēng)進(jìn)口溫度200?250°C、出口溫度80?90°C、霧化器調(diào)數(shù)為30Hz、料漿進(jìn)料速率為6kg/小時(shí)。
[0021]3)、將造粒料(平均粒徑約為60_)填充于模具內(nèi)進(jìn)行冷等靜壓成型，成型壓力lOOMPa。最后在硅鉬棒電爐中燒制，于1450°C燒制4h，得到鋯英石陶瓷制品。
[0022]該制品的燒結(jié)密度2.83g/cm3，致密度60.5 %。
[0023]實(shí)施例2、一種鋯英石陶瓷的制備方法，以鋯英石為基質(zhì)，添加占鋯英石質(zhì)量10%的氧化鎂燒作為結(jié)助劑。其余內(nèi)容等同于實(shí)施例1。
[0024]所得的鋯英石陶瓷制品的燒結(jié)密度3.21g/cm3，致密度68.7 %。
[0025]實(shí)施例3、一種鋯英石陶瓷的制備方法，以鋯英石為基質(zhì)，添加占鋯英石質(zhì)量5%的氧化鎂和占鋯英石質(zhì)量5%的氧化釔作為燒結(jié)助劑。其余內(nèi)容等同于實(shí)施例1。
[0026]所得的鋯英石陶瓷制品的燒結(jié)密度3.20g/cm3，致密度68.4%。
[0027]實(shí)施例4、一種鋯英石陶瓷的制備方法，以鋯英石為基質(zhì)，添加占鋯英石質(zhì)量5%的氧化鎂、占鋯英石質(zhì)量1%的氧化釔和占鋯英石質(zhì)量4%的二氧化鈦?zhàn)鳛闊Y(jié)助劑。其余內(nèi)容等同于實(shí)施例1。
[0028]所得的鋯英石陶瓷制品的燒結(jié)密度3.47g/cm3，致密度74.3 %。
[0029]實(shí)施例5、一種鋯英石陶瓷的制備方法，以鋯英石為基質(zhì)，添加占鋯英石質(zhì)量5%的氧化鎂、占鋯英石質(zhì)量4%的氧化釔和占鋯英石質(zhì)量1%的二氧化鈦?zhàn)鳛闊Y(jié)助劑。其余內(nèi)容等同于實(shí)施例1。
[0030]所得的鋯英石陶瓷制品的燒結(jié)密度3.16g/cm3，致密度67.3%。
[0031]實(shí)施例6、將實(shí)施例4中的“添加占鋯英石質(zhì)量5%的氧化鎂、占鋯英石質(zhì)量1%的氧化釔和占鋯英石質(zhì)量4%的二氧化鈦?zhàn)鳛闊Y(jié)助劑”改成“添加占鋯英石質(zhì)量3.3%的氧化鎂、占鋯英石質(zhì)量3.3%的氧化釔和占鋯英石質(zhì)量3.4%的二氧化鈦?zhàn)鳛闊Y(jié)助劑”;其余內(nèi)容等同于實(shí)施例4。
[0032]所得的鋯英石陶瓷制品的燒結(jié)密度3.20g/cm3，致密度68.4%。
[0033]實(shí)施例7、將實(shí)施例4中的“添加占鋯英石質(zhì)量5%的氧化鎂、占鋯英石質(zhì)量1%的氧化釔和占鋯英石質(zhì)量4%的二氧化鈦?zhàn)鳛闊Y(jié)助劑”改成“添加占鋯英石質(zhì)量1 %的氧化鎂、占鋯英石質(zhì)量5%的氧化釔和占鋯英石質(zhì)量4%的二氧化鈦?zhàn)鳛闊Y(jié)助劑”;其余內(nèi)容等同于實(shí)施例4。
[0034]所得的鋯英石陶瓷制品的燒結(jié)密度2.92g/cm3，致密度62.4%。
[0035]實(shí)施例8、將實(shí)施例4中的“添加占鋯英石質(zhì)量5%的氧化鎂、占鋯英石質(zhì)量1%的氧化釔和占鋯英石質(zhì)量4%的二氧化鈦?zhàn)鳛闊Y(jié)助劑”改成“添加占鋯英石質(zhì)量4%的氧化鎂、占鋯英石質(zhì)量1%的氧化釔和占鋯英石質(zhì)量5%的二氧化鈦?zhàn)鳛闊Y(jié)助劑”;其余內(nèi)容等同于實(shí)施例4。
[0036]所得的鋯英石陶瓷制品的燒結(jié)密度3.21g/cm3，致密度68.7 %。
[0037]對(duì)比例1、取消實(shí)施例4中燒結(jié)助劑的使用(即，燒結(jié)助劑的含量為0% )，其余等同于實(shí)施例4。制品燒結(jié)密度2.lg/cm3，致密度43.2%。
[0038]最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個(gè)具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.鋯英石陶瓷的制備方法，其特征是:以鋯英石為基質(zhì)，依次進(jìn)行如下步驟: 1)、將鋯英石和燒結(jié)助劑球磨混合均勻，所述燒結(jié)助劑與鋯英石的質(zhì)量比為5%?10% ； 2)、向步驟1)所得的混合料中添加作為粘結(jié)劑的聚乙烯醇后進(jìn)行噴霧造粒； 所述步驟1)所得的混合料與聚乙稀醇的料液比為:100g/0.2?0.5ml ； 3)、將步驟2)所得的造粒料填充于模具內(nèi)進(jìn)行冷等靜壓成型，成型壓力80?120Mpa;然后于1100?1600°C燒制2?8h，得到鋯英石陶瓷。2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的鋯英石陶瓷的制備方法，其特征是:所述燒結(jié)助劑為氧化鎂、氧化釔、二氧化鈦中的至少一種。3.根據(jù)權(quán)利要求書2所述的鋯英石陶瓷的制備方法，其特征是:所述步驟2)的噴霧造粒的工藝參數(shù)為:熱風(fēng)進(jìn)口溫度200?250°C、出口溫度80?90°C、霧化器調(diào)數(shù)為20?40Hz、料漿進(jìn)料速率為5?8kg/小時(shí)。4.根據(jù)權(quán)利要求書3所述的鋯英石陶瓷的制備方法，其特征是:鋯英石和燒結(jié)助劑球磨至能過(guò)100目的篩。5.根據(jù)權(quán)利要求書1?4任一所述的鋯英石陶瓷的制備方法，其特征是:燒結(jié)助劑由占鋯英石質(zhì)量5%的氧化鎂、占鋯英石質(zhì)量1%的氧化釔和占鋯英石質(zhì)量4%的二氧化鈦組成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋯英石陶瓷的制備方法，以鋯英石為基質(zhì)，依次進(jìn)行如下步驟：1)、將鋯英石和燒結(jié)助劑球磨混合均勻，所述燒結(jié)助劑與鋯英石的質(zhì)量比為5％～10％；2)、向步驟1)所得的混合料中添加作為粘結(jié)劑的聚乙烯醇后進(jìn)行噴霧造粒；所述步驟1)所得的混合料與聚乙烯醇的料液比為：100g/0.2～0.5ml；3)、將步驟2)所得的造粒料填充于模具內(nèi)進(jìn)行冷等靜壓成型，成型壓力80～120Mpa；然后于1100～1600℃燒制2～8h，得到鋯英石陶瓷。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)潔，且能提高鋯英石陶瓷的燒結(jié)致密度。
【IPC分類】C04B35/16
【公開號(hào)】CN105272187
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510756809
【發(fā)明人】郭興忠, 宋杰, 蔡曉波, 徐生富, 劉大明, 楊輝
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2015年11月10日