CN105174920B - 陶瓷瓦片的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种陶瓷瓦片的生产方法，其特征是，包括以下步骤：（1）原料球磨；（2）将球磨后的原料过筛除去铁杂质；（3）原料中加入石蜡和油酸并搅拌；（4）模压成型制得呈半圆弧状的成型瓦片；（5）成型瓦片经高温排除石蜡；（6）通过垫片将两个成型瓦片连接成圆环状于隧道烧结炉炉膛中进行烧结；（7）将陶瓷瓦片成品与垫片分离，清洗陶瓷瓦片成品。本发明具有以下优点：操作简单；原料中添加氧化镁，使得陶瓷烧结后的韧性增强，避免生产过程中陶瓷缺瓷，提升陶瓷合格率；对原料进行除铁，增强陶瓷电性能；将两片成型瓦片通过垫片连接在一起烧结，有效的减少了产品变形；陶瓷瓦片的烧结密度为3.65~3.7g/cm3，吸水率为0.01%以下。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷瓦片的生产方法，属于陶瓷材料技术领域。
背景技术
目前矿机上使用的耐磨材料种类繁多，大致有以下几种：有合金的如，高铬、高锰，也有陶瓷，还有橡胶、聚乙烯、聚氨酯等。高锰钢韧性有余而耐磨性不足；各类合金白口铸件硬度高、耐磨性好，但韧性较差，安全可靠性低；中低合金耐磨钢介于前两者之间，奥贝球铁目前缺少普遍的应用，有待进一步的认识。而氧化铝材料、氮化硅、增韧氧化锆等非金属材料使用在高磨损低角度冲击的场合比金属材料的使用效果更佳。
现有的氧化铝陶瓷耐磨材料的生产方法主要将三氧化二铝、碳酸钙、氧化硅、高岭土和滑石粉等原料按一定比例混合，使用热压铸的方式制成所需要的陶瓷胚体，经排蜡、高温烧结等工序得到所需要的产品。利用此种方法生产的产品合格率在50~60%之间，造成不良的主要原因是杂质、产品变形、缺瓷等。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种陶瓷瓦片的生产方法，此种方法能有效的降低产品的杂质，改善产品变形，提高产品的合格率。
按照本发明提供的技术方案，所述陶瓷瓦片的生产方法，其特征是，包括以下步骤：以重量份数计，
（1）原料球磨：将90~94份三氧化二铝、1.5~2.5份碳酸钙、1~2份氧化硅、3~4份高岭土、1~3份滑石粉、1~2份氧化镁、5~9份结合剂、1~2份离型剂、1~3份分散剂和1~2份消沫剂倒入球磨机中进行干法球磨，球磨时间为13~15小时，球石和粉料重量之比为1:1，球磨机转速为25~35r/min；在球磨开始3小时后，加入0.2~0.3份油酸；
（2）将球磨后的原料过筛除去铁杂质；
（3）向原料中加入1~3份石蜡和0.5~1份油酸并搅拌，得到浆料；
（4）将浆料模压成型制得呈半圆弧状的成型瓦片；
（5）成型瓦片经高温排除石蜡；
（6）烧结：
①将羧甲基纤维素与水以4.5~5.5:1的重量比例进行混合，得到混合液，并将混合液与80~90目的刚玉沙按3.5~4.5:1的重量比混合，得到涂抹浆料；
②在成型瓦片的两个纵向端面上以1.5~2.5g/cm2均匀刷上涂抹浆料；
③将两个成型瓦片弧口相向且同轴放置，成型瓦片的两个纵向端面间分别放置垫片，垫片将两个成型瓦片连接成圆环，然后将成型瓦片与垫片放入隧道烧结炉炉膛的升温区；
④将成型瓦片与垫片从隧道烧结炉炉膛的升温区经过加热区推向冷却区，成型瓦片在加热区被烧结成陶瓷瓦片成品，加热区的温度为1530~1580℃，每推一次即向前推进20~30mm，每推一次耗时3~5min，每推一次间隔时间为40~50min，通过升温区的总耗时为10~12h，通过加热区的总耗时为3~4h，通过冷却区的总耗时为15~18h；
（7）将从冷却区推出的两个陶瓷瓦片成品与垫片分离，清洗陶瓷瓦片成品。
进一步的，所述步骤（1）原料球磨后得到平均粒径为10~20微米的颗粒状粉料。
进一步的，所述不骤（2）将球磨后的原料过筛除去铁杂质，具体为：将球磨后的原料放入100目振动筛去除大颗粒铁杂质。
进一步的，所述步骤（3）原料中加入石蜡和油酸并搅拌，具体步骤为：将石蜡化开，加入油酸，再与除去铁杂质后的粉料一并加入搅拌机内，搅拌均匀形成浆料，搅拌温度110~160℃，搅拌时间为25~50分钟；将搅拌好的浆料转入真空搅拌机内，搅拌温度55~75℃，真空度为-0.3~0.2MPa，搅拌时间为3~5小时；将真空搅拌后的浆料放入烘箱中待用，保持恒温90~110℃。
进一步的，所述步骤（4）浆料模压成型制得呈半圆弧状的成型瓦片，具体步骤为：使用气缸压紧陶瓷瓦片模具，模具温度保持25~35℃；将浆料倒入热压注机内，保持恒温50~55℃，将浆料通过热压注机注入模具压制成型，压力保持在0.4~0.6MPa，保压时间为3~5秒，卸压后脱模取出成型瓦片。
进一步的，所述步骤（5）成型瓦片经高温排除石蜡，具体步骤为：将成型瓦片装入匣钵里并加入吸附剂，保持成型瓦片间的距离，按10~20℃/h的升温速率升温至500~550℃；再以40~45℃/h的升温速率升温至900~950℃，保温0.5~1小时；然后自然降温至室温，取出成型瓦片，清除表面多余的吸附剂。
进一步的，所述吸附剂为γ氧化铝，用量为0.1~0.5重量份。
进一步的，所述垫片厚度为0.45~0.55mm。
进一步的，所述成型瓦片的顶端面距离隧道烧结炉炉膛顶部为30~50mm。
进一步的，所述步骤（7）清洗陶瓷瓦片半成品，具体步骤为：将陶瓷瓦片半成品与三角磨料以1:5~6的比例放入振动研磨机中研磨10~20分钟，然后倒入清水，冲洗研磨后留在陶瓷瓦片半成品表面的杂质。
本发明具有以下优点：操作简单；原料中添加氧化镁，使得陶瓷烧结后的韧性增强，避免生产过程中陶瓷缺瓷，提升陶瓷合格率；对原料进行除铁，增强陶瓷电性能；将两片瓦片以0.45~0.55mm垫片连接一起烧结，有效的减少了产品变形；陶瓷瓦片的烧结密度为3.65~3.7g/cm3，吸水率为0.01%以下。
附图说明
图1为本发明烧结过程中产品的示意图。
图中序号：成型瓦片1、垫片2。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例一：一种陶瓷瓦片的生产方法，包括以下步骤：
（1）原料球磨：将90份三氧化二铝、1.5份碳酸钙、1份氧化硅、3.5份高岭土、1份滑石粉、1份氧化镁、5份结合剂、1份离型剂、3份分散剂和1份消沫剂倒入球磨机中进行干法球磨，球磨时间为13小时，球石和原料重量之比为1:1，球磨机转速为25r/min；在球磨开始3小时后，加入0.2份活化剂油酸；最终得到平均粒径为12微米的颗粒状粉料；
（2）将球磨后的颗粒状粉料放入100目振动筛去除大颗粒铁杂质；
（3）将除铁后的粉料加入搅拌机内，秤取1份石蜡并化开，筛掉化开石蜡中的残渣并加入0.5份的油酸，投入搅拌机内，搅拌均匀形成浆料，保持恒温120℃，搅拌时间为25分钟；将搅拌好的浆料转入真空搅拌机内，保持恒温55℃，搅拌并抽真空，真空度为-0.1MPa，搅拌时间为3小时；将真空搅拌后的浆料放入烘箱中待用，保持恒温100℃；
（4）使用气缸压紧陶瓷瓦片模具，模具温度保持25℃；将烘箱中待用的浆料倒入热压注机内，保持恒温50℃，将浆料通过热压注机注入模具压制成型，得到半圆弧状成型瓦片，压力保持在0.4MPa，保压时间为3秒，卸压后脱模取出成型瓦片；
（5）成型瓦片经高温排除石蜡：将成型瓦片装入匣钵里并加入0.1份吸附剂γ氧化铝，保持成型瓦片间的距离，按10℃/h的升温速率升温至500℃，使成型瓦片上的残余石蜡溶化并被γ氧化铝吸收；在残余石蜡全部排完以后以40℃/h的升温速率升温至900℃，保温0.5小时，使产品具有一定的强度以便清灰；升温达到最高温度后自然降温至室温，取出产品，清除表面多余的吸附剂，装入木箱；
（6）烧结：
①将羧甲基纤维素与水以4.5:1的重量比例进行混合，得到混合液，并将混合液与80目的刚玉沙按3.5:1的重量比例混合，得到涂抹浆料；
②在排蜡后成型瓦片的两个纵向端面上以1.5g/cm2均匀刷上涂抹浆料；
③如图1所示，将两个成型瓦片1弧口相向且同轴放置，成型瓦片1的两个纵向端面间分别放置一垫片2，垫片2将两个成型瓦片1连接成圆环状，然后将成型瓦片与垫片放入隧道烧结炉炉膛的升温区，成型瓦片的顶端面距离隧道烧结炉炉膛顶部为30mm；
④将成型瓦片与垫片从隧道烧结炉炉膛的升温区经过加热区推向冷却区，成型瓦片在加热区被烧结成陶瓷瓦片成品，加热区的温度控制在1530℃，每推一次即向前推进20mm，每推一次耗时3min，每推一次间隔时间控制在40min，通过升温区的总耗时控制在10h，通过加热区的总耗时控制在3h，通过冷却区的总耗时控制在15h；
⑤垫片与陶瓷瓦片成品从冷却区被推出，两片陶瓷瓦片成品以0.45mm的垫片连接构成一个圆环；
（7）清洗：用陶瓷棒轻轻敲击陶瓷瓦片成品与垫片的连接处，直至两者分离，将陶瓷瓦片成品与三角磨料以1:5的比例放入振动研磨机中10分钟后将清水倒入，冲洗研磨后留在陶瓷瓦片成品表面的杂质。
所得陶瓷瓦片成品的烧结密度为3.65g/cm3，吸水率为0.01%以下。
实施例二：一种陶瓷瓦片的生产方法，包括以下步骤：
（1）原料球磨：将92份三氧化二铝、2份碳酸钙、1.5份氧化硅、3份高岭土、2份滑石粉、1.5份氧化镁、6份结合剂、1.5份离型剂、1份分散剂和1.5份消沫剂倒入球磨机中进行干法球磨，球磨时间为13.5小时，球石和原料重量之比为1:1，球磨机转速为30r/min；在球磨开始3小时后，加入0.25份活化剂油酸；最终得到平均粒径为10微米的颗粒状粉料；
（2）将球磨后的颗粒状粉料放入100目振动筛去除大颗粒铁杂质；
（3）将除铁后的粉料加入搅拌机内，秤取1.5份石蜡并化开，筛掉化开石蜡中的残渣并加入0.6份的油酸，投入搅拌机内，搅拌均匀形成浆料，保持恒温110℃，搅拌时间为40分钟；将搅拌好的浆料转入真空搅拌机内，保持恒温65℃，搅拌并抽真空，真空度为-0.3MPa，搅拌时间为3.5小时；将真空搅拌后的浆料放入烘箱中待用，保持恒温90℃；
（4）使用气缸压紧陶瓷瓦片模具，模具温度保持30℃；将烘箱中待用的浆料倒入热压注机内，保持恒温50℃，将浆料通过热压注机注入模具压制成型，得到半圆弧状的成型瓦片，压力保持在0.5MPa，保压时间为3秒，卸压后脱模取出成型瓦片；
（5）成型瓦片经高温排除石蜡：将成型瓦片装入匣钵里并加入0.1份吸附剂γ氧化铝，保持两个成型瓦片间的距离，按10℃/h的升温速率升温至550℃，使成型瓦片上的残余石蜡溶化并被γ氧化铝吸收；在残余石蜡全部排完以后以45℃/h的升温速率升温至920℃，保温0.5小时，使成型瓦片具有一定的强度以便清灰；升温达到最高温度后自然降温至室温，取出成型瓦片，清除表面多余的吸附剂，装入木箱；
（6）烧结：
①将羧甲基纤维素与水以5:1的重量比例进行混合，得到混合液，并将混合液与80~90目的刚玉沙按4:1的重量比例混合，得到涂抹浆料；
②在排蜡后成型瓦片的两个纵向端面上以2g/cm2均匀刷上涂抹浆料；
③如图1所示，将两个成型瓦片弧口相向且同轴放置，成型瓦片的两个纵向端面间分别放置一垫片，垫片将两个成型瓦片连接成圆环状，然后将成型瓦片与垫片放入隧道烧结炉炉膛的升温区，成型瓦片的顶端面距离隧道烧结炉炉膛顶部为50mm；
④将成型瓦片与垫片从隧道烧结炉炉膛的升温区经过加热区推向冷却区，成型瓦片在加热区被烧结成陶瓷成品，加热区的温度控制在1580℃，每推一次即向前推进30mm，每推一次耗时5min，每推一次间隔时间控制在50min，通过升温区的总耗时控制在12h，通过加热区的总耗时控制在4h，通过冷却区的总耗时控制在18h；
⑤垫片与陶瓷瓦片成品从冷却区被推出，两片陶瓷瓦片成品以0.5mm的垫片连接构成一个圆环；
（7）清洗：用陶瓷棒轻轻敲击陶瓷瓦片成品与垫片的连接处，直至两者分离，将陶瓷瓦片成品与三角磨料以1: 6的比例放入振动研磨机中15分钟后将清水倒入，冲洗研磨后留在陶瓷瓦片成品表面的杂质。
所得陶瓷瓦片成品的烧结密度为3.7g/cm3，吸水率为0.01%以下。
实施例三：一种陶瓷瓦片的生产方法，包括以下步骤：
（1）原料球磨：将94份三氧化二铝、2.5份碳酸钙、2份氧化硅、4份高岭土、3份滑石粉、2份氧化镁、9份结合剂、2份离型剂、3份分散剂和2份消沫剂倒入球磨机中进行干法球磨，球磨时间为15小时，球石和粉料重量之比为1:1，球磨机转速为35r/min；在球磨开始3小时后，加入0.3份活化剂油酸；最终得到平均粒径为20微米的颗粒状粉料；
（2）将球磨后的颗粒状粉料放入100目振动筛去除大颗粒铁杂质；
（3）将除铁后的粉料加入搅拌机内，秤取3份石蜡并化开，筛掉化开石蜡中的残渣并加入1份的油酸，投入搅拌机内，搅拌均匀形成浆料，保持恒温160℃，搅拌时间为50分钟；将搅拌好的浆料转入真空搅拌机内，保持恒温75℃，搅拌并抽真空，真空度为0.2MPa，搅拌时间为5小时；将真空搅拌后的浆料放入烘箱中待用，保持恒温110℃；
（4）使用气缸压紧陶瓷瓦片模具，模具温度保持35℃；将烘箱中待用的浆料倒入热压注机内，保持恒温55℃，将浆料通过热压注机注入模具压制成型，得到半圆弧状的成型瓦片，压力保持在0.6MPa，保压时间为5秒，卸压后脱模取出成型瓦片；
（5）成型瓦片经高温排除石蜡：将成型瓦片装入匣钵里并加入0.5份吸附剂γ氧化铝，保持成型瓦片间的距离，按20℃/h的升温速率升温至550℃，使成型瓦片上的残余石蜡溶化并被γ氧化铝吸收；在残余石蜡全部排完以后以45℃/h的升温速率升温至950℃，保温1小时，使成型瓦片具有一定的强度以便清灰；升温达到最高温度后自然降温至室温，取出成型瓦片，清除表面多余的吸附剂，装入木箱；
（6）烧结：
①将羧甲基纤维素与水以5.5:1的重量比例进行混合，得到混合液，并将混合液与80~90目的刚玉沙按4.5:1的重量比例混合，得到涂抹浆料；
②在排蜡后成型瓦片的两个纵向端面上以2.5g/cm2均匀刷上涂抹浆料；
③如图1所示，将两个成型瓦片弧口相向且同轴放置，成型瓦片的两个纵向端面间分别放置一垫片，垫片将两个成型瓦片连接成圆环状，然后将成型瓦片与垫片放入隧道烧结炉炉膛的升温区，成型瓦片的顶端面距离隧道烧结炉炉膛顶部为40mm；
④将成型瓦片与垫片从隧道烧结炉炉膛的升温区经过加热区推向冷却区，成型瓦片在加热区被烧结成陶瓷瓦片成品，加热区的温度控制在1550℃，每推一次即向前推进25mm，每推一次耗时4min，每推一次间隔时间控制在45min，通过升温区的总耗时控制在11h，通过加热区的总耗时控制在3.5h，通过冷却区的总耗时控制在16h；
⑤垫片与陶瓷瓦片成品从冷却区被推出，两片陶瓷瓦片成品以0.55mm的垫片连接构成一个圆环。
（7）清洗：用陶瓷棒轻轻敲击陶瓷瓦片成品与垫片的连接处，直至两者分离，将陶瓷瓦片成品与三角磨料以1: 6的比例放入振动研磨机中20分钟后将清水倒入，冲洗研磨后留在陶瓷瓦片成品表面的杂质。
所得陶瓷瓦片成品的烧结密度为3.67g/cm3，吸水率为0.01%以下。
Claims (1)
1.一种陶瓷瓦片的生产方法，其特征是，包括以下步骤：
（1）原料球磨：将94份三氧化二铝、2.5份碳酸钙、2份氧化硅、4份高岭土、3份滑石粉、2份氧化镁、9份结合剂、2份离型剂、3份分散剂和2份消沫剂倒入球磨机中进行干法球磨，球磨时间为15小时，球石和粉料重量之比为1:1，球磨机转速为35r/min；在球磨开始3小时后，加入0.3份活化剂油酸；最终得到平均粒径为20微米的颗粒状粉料；
（2）将球磨后的颗粒状粉料放入100目振动筛去除大颗粒铁杂质；
（3）将除铁后的粉料加入搅拌机内，秤取3份石蜡并化开，筛掉化开石蜡中的残渣并加入1份的油酸，投入搅拌机内，搅拌均匀形成浆料，保持恒温160℃，搅拌时间为50分钟；将搅拌好的浆料转入真空搅拌机内，保持恒温75℃，搅拌并抽真空，真空度为0.2MPa，搅拌时间为5小时；将真空搅拌后的浆料放入烘箱中待用，保持恒温110℃；
（4）使用气缸压紧陶瓷瓦片模具，模具温度保持35℃；将烘箱中待用的浆料倒入热压注机内，保持恒温55℃，将浆料通过热压注机注入模具压制成型，得到半圆弧状的成型瓦片，压力保持在0.6MPa，保压时间为5秒，卸压后脱模取出成型瓦片；
（5）成型瓦片经高温排除石蜡：将成型瓦片装入匣钵里并加入0.5份吸附剂γ氧化铝，保持成型瓦片间的距离，按20℃/h的升温速率升温至550℃，使成型瓦片上的残余石蜡溶化并被γ氧化铝吸收；在残余石蜡全部排完以后以45℃/h的升温速率升温至950℃，保温1小时，使成型瓦片具有一定的强度以便清灰；升温达到最高温度后自然降温至室温，取出成型瓦片，清除表面多余的吸附剂，装入木箱；
（6）烧结：
①将羧甲基纤维素与水以5.5:1的重量比例进行混合，得到混合液，并将混合液与80~90目的刚玉沙按4.5:1的重量比例混合，得到涂抹浆料；
②在排蜡后成型瓦片的两个纵向端面上以2.5g/cm2均匀刷上涂抹浆料；
③将两个成型瓦片弧口相向且同轴放置，成型瓦片的两个纵向端面间分别放置一垫片，垫片将两个成型瓦片连接成圆环状，然后将成型瓦片与垫片放入隧道烧结炉炉膛的升温区，成型瓦片的顶端面距离隧道烧结炉炉膛顶部为40mm；
④将成型瓦片与垫片从隧道烧结炉炉膛的升温区经过加热区推向冷却区，成型瓦片在加热区被烧结成陶瓷瓦片成品，加热区的温度控制在1550℃，每推一次即向前推进25mm，每推一次耗时4min，每推一次间隔时间控制在45min，通过升温区的总耗时控制在11h，通过加热区的总耗时控制在3.5h，通过冷却区的总耗时控制在16h；
⑤垫片与陶瓷瓦片成品从冷却区被推出，两片陶瓷瓦片成品以0.55mm的垫片连接构成一个圆环；
（7）清洗：用陶瓷棒轻轻敲击陶瓷瓦片成品与垫片的连接处，直至两者分离，将陶瓷瓦片成品与三角磨料以1: 6的比例放入振动研磨机中20分钟后将清水倒入，冲洗研磨后留在陶瓷瓦片成品表面的杂质。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |