CN112499968A - 超高温耐磨耐蚀陶瓷釉及其制备方法和应用 - Google Patents

超高温耐磨耐蚀陶瓷釉及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于陶瓷釉料技术领域，具体涉及一种超高温耐磨耐蚀陶瓷釉及其制备方法和应用。所述陶瓷釉由石英粉、钾长石、高岭土、硅灰石、氧化铝、氧化镧、三氧化钼、二氧化铈、二氧化锆和三氧化二钇制成。本发明陶瓷釉料的釉烧范围宽，可在1450℃至1600℃的高温下烧成，使用温度高，可在1250℃以下使用。通过引入氧化镧、三氧化钼、二氧化铈、二氧化锆、三氧化二钇等组分，从而有效改善了该陶瓷釉层的显微结构，增强了陶瓷釉层的硬度，提高了釉层的耐磨性能和耐腐蚀性能，拓宽了釉料的烧成范围，并且降低了釉层的摩擦系数，减少了陶瓷的摩擦阻力。满足了工程陶瓷和生物陶瓷等陶瓷产品耐磨耐蚀的高性能要求。

Description

超高温耐磨耐蚀陶瓷釉及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于陶瓷釉料技术领域，具体涉及一种超高温耐磨耐蚀陶瓷釉及其制备方法和应用。
背景技术
陶瓷釉层是指陶瓷釉料通过施釉于陶瓷坯体上，经过高温熔融后在坯体表面生成的一层无定型玻璃态物质，它赋予陶瓷制品以特定的使用功效和美感，起到防水、易清洁和保护陶瓷制品的作用。
目前，一般把烧成温度在1250℃至1380℃之间的陶瓷釉料称谓高温釉，通常是由石英、长石、高岭土、碳酸钙、氧化铝、氧化锌等配制而成，它们的软化点都在1100℃以下，使用温度不能高于1100℃。且釉面硬度不高，耐磨性和耐腐蚀性差。因此，现有的陶瓷釉料配方组成难以满足工程陶瓷和生物陶瓷等有更高要求陶瓷产品的性能要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种超高温耐磨耐蚀陶瓷釉及其制备方法和应用，制备的陶瓷釉料所形成的釉层具有较高的硬度、良好的耐磨性能和耐腐蚀性能且釉层的摩擦系数较小，能在不高于1250℃的温度下使用。满足了工程陶瓷和生物陶瓷等陶瓷产品耐磨耐蚀的高性能要求。
本发明所述的超高温耐磨耐蚀陶瓷釉，由以下质量百分比的原料制成，所有原料的质量百分比之和为100％：石英粉35.0-60.0％，钾长石5.0-20.0％，高岭土3.0-15.0％，硅灰石5.0-20.0％，氧化镧0.1-3.0％，三氧化钼0.1-10.0％，二氧化铈0.1-2.0％，氧化铝5.0-15.0％，二氧化锆0.1-10.0％，三氧化二钇0.1-3.0％。
优选地，所述的超高温耐磨耐蚀陶瓷釉，由以下质量百分比的原料制成，所有原料的质量百分比之和为100％：石英粉40.0-55.0％、钾长石6.0-15.0％、高岭土6.0-12.0％、硅灰石6.0-15.0％、氧化铝6.0-12.0％，氧化镧1.0-2.0％、三氧化钼2.0-6.0％、二氧化铈0.5-1.5％、二氧化锆3.0-8.0％、三氧化二钇1.0-2.0％。
其中，氧化镧、二氧化铈、二氧化锆和三氧化二钇的质量百分比之和大于3.0％，小于12.0％。
本发明所述的超高温耐磨耐蚀陶瓷釉的制备方法，包括以下步骤：
(1)按陶瓷釉的配方比例先将原料石英粉、钾长石、高岭土、硅灰石和氧化铝准确称量后加入高铝内衬和高铝球或氧化锆球的球磨机中，加入混合物重量45-55％的水进行研磨20-30小时；
(2)然后再加入配比中的氧化镧、三氧化钼、二氧化铈、二氧化锆和三氧化二钇原料，按1:1的质量比加入相应的水，再球磨5-10小时，釉料的粒度控制在325目筛余小于0.05％，出磨除铁过筛，制得超高温耐磨耐蚀陶瓷釉。
本发明制得的超高温耐磨耐蚀陶瓷釉，根据不同的施釉方法，调整适宜的釉浆比重和流速，施釉厚度控制在10-50μm之间，干燥后，在1450℃至1600℃的温度下烧成，保温1-3小时。
与现有技术相比，本法发明的有益效果如下：
众所周知，陶瓷釉面的性能主要取决于釉的化学组成、矿物组成和显微结构。本发明通过调整原料配比，优化釉的化学组成和矿物组成，并通过合理添加二氧化锆、三氧化二钇、二氧化铈、氧化镧、三氧化钼等组分，改善了釉层的显微结构，使釉层更加致密，釉面光滑，硬度增加，耐磨性能和耐腐蚀性能都得到了提高，并且大大降低了釉层的摩擦系数，减少了陶瓷的摩擦阻力，拓宽了釉料的烧成范围。使用该釉料的陶瓷制品使用温度高，能在1250℃以下温度下应用。满足了工程陶瓷和生物陶瓷等陶瓷产品耐磨耐蚀的高性能要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例中物料均以质量百分比计。
实施例1
按原料配比石英粉46％、钾长石12％、高岭土8％、硅灰石15％、氧化铝8％，称量各物料加入高铝内衬和高铝球的球磨机中，加入上述混合物质量50％的水球磨24小时，再加入氧化镧1％、三氧化钼2％、二氧化铈1％、二氧化锆5％、三氧化二钇2％，按上述原料重量1:1的比例加入相应的水，再球磨8小时。釉料的粒度控制在325目筛余小于0.05％。出磨除铁过筛。用喷涂法施釉于90氧化铝陶瓷坯体上，施釉厚度为25μm，在1480±10℃下，保温2小时烧成。
实施例2
按原料配比石英粉52％、钾长石8％、高岭土7％、硅灰石7％、氧化铝12％，称量各物料加入高铝内衬和氧化锆球的球磨机中，加入上述混合物重量52％的水球磨22小时，再加入氧化镧2％、三氧化钼3％、二氧化铈2％、二氧化锆6％、三氧化二钇1％，按上述原料重量1:1的比例加入相应的水，再球磨6小时釉料的粒度控制在325目筛余小于0.05％。出磨除铁过筛。用喷涂法施釉于95氧化铝陶瓷坯体上，施釉厚度15μm左右，在1560±10℃下，保温1小时烧成。
实施例3
按原料配比石英粉40％、钾长石15％、高岭土11％、硅灰石10％、氧化铝6％，称量各物料加入高铝内衬和氧化锆球的球磨机中，加入上述混合物重量45％的水球磨26小时，再加入氧化镧1％、三氧化钼6％、二氧化铈1％、二氧化锆8％、三氧化二钇2％，按上述原料重量1:1的比例加入相应的水，再球磨6小时釉料的粒度控制在325目筛余小于0.05％。出磨除铁过筛。用喷涂法施釉于90氧化铝陶瓷坯体上，施釉厚度35μm左右，在1500±10℃下，保温3小时烧成。
实施例4
按原料配比石英粉55％、钾长石7％、高岭土10％、硅灰石7％、氧化铝10％，称量各物料加入高铝内衬和氧化锆球的球磨机中，加入上述混合物重量55％的水球磨30小时，再加入氧化镧1％、三氧化钼5％、二氧化铈1％、二氧化锆3％、三氧化二钇1％，按上述原料重量1:1的比例加入相应的水，再球磨10小时釉料的粒度控制在325目筛余小于0.05％。出磨除铁过筛。用喷涂法施釉于99氧化铝陶瓷坯体上，施釉厚度45μm左右，在1560±10℃下，保温3小时烧成。
按照现有的检测标准，对实施例1-4的釉层和现有的普通釉层进行性能对比，对比结果见表1。
表1实施例1-4的釉层和现有的普通釉层性能对比结果
Figure BDA0002853566700000031
从上述表1可见，本发明陶瓷釉料所形成的釉层具有较高的硬度，良好的耐磨性能和耐腐蚀性能且釉层的摩擦系数较小，使用温度提高，能在不高于1250℃的温度下使用。满足了工程陶瓷和生物陶瓷等陶瓷产品耐磨耐蚀的高性能要求。
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。

Claims (9)

1.一种超高温耐磨耐蚀陶瓷釉，其特征在于：由以下质量百分比的原料制成，所有原料的质量百分比之和为100％：石英粉35.0-60.0％，钾长石5.0-20.0％，高岭土3.0-15.0％，硅灰石5.0-20.0％，氧化镧0.1-3.0％，三氧化钼0.1-10.0％，二氧化铈0.1-2.0％，氧化铝5.0-15.0％，二氧化锆0.1-10.0％，三氧化二钇0.1-3.0％。
2.根据权利要求1所述的超高温耐磨耐蚀陶瓷釉，其特征在于：由以下质量百分比的原料制成，所有原料的质量百分比之和为100％：石英粉40.0-55.0％、钾长石6.0-15.0％、高岭土6.0-12.0％、硅灰石6.0-15.0％、氧化铝6.0-12.0％，氧化镧1.0-2.0％、三氧化钼2.0-6.0％、二氧化铈0.5-1.5％、二氧化锆3.0-8.0％、三氧化二钇1.0-2.0％。
3.根据权利要求1所述的超高温耐磨耐蚀陶瓷釉，其特征在于：氧化镧、二氧化铈、二氧化锆和三氧化二钇的质量百分比之和大于3.0％，小于12.0％。
4.一种权利要求1-3任一所述的超高温耐磨耐蚀陶瓷釉的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)先将石英粉、钾长石、高岭土、硅灰石和氧化铝加入球磨机中，加水球磨；
(2)然后再加入氧化镧、三氧化钼、二氧化铈、二氧化锆和三氧化二钇，加水继续球磨至釉料的粒度控制在325目筛余小于0.05％，出磨除铁过筛后，制得超高温耐磨耐蚀陶瓷釉。
5.根据权利要求4所述的超高温耐磨耐蚀陶瓷釉的制备方法，其特征在于：步骤(1)中加水球磨时间为20-30小时。
6.根据权利要求4所述的超高温耐磨耐蚀陶瓷釉的制备方法，其特征在于：步骤(1)中加水球磨的加水量为石英粉、钾长石、高岭土、硅灰石和氧化铝混料总质量的45-55％。
7.根据权利要求4所述的超高温耐磨耐蚀陶瓷釉的制备方法，其特征在于：步骤(2)中加水继续球磨时间为5-10小时。
8.根据权利要求4所述的超高温耐磨耐蚀陶瓷釉的制备方法，其特征在于：步骤(2)中加水继续球磨的加水量与石英粉、钾长石、高岭土、硅灰石、氧化铝、氧化镧、三氧化钼、二氧化铈、二氧化锆和三氧化二钇物料总质量质量比为1:1。
9.一种权利要求1-3任一所述的超高温耐磨耐蚀陶瓷釉的应用，其特征在于：施釉时，施釉厚度控制在10-50μm之间，干燥后，在1450℃至1600℃的温度下烧成，保温1-3小时。
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