一種礬土?碳化硅復合匣缽的制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種礬土?碳化硅復合匣缽的制備方法，采用礬土和碳化硅作為主原料，以葉臘石、鋰輝石、滑石、電熔鎂砂、磷酸鋁、硅酸鋯、氮化硅和石墨烯為輔料，同時，在制備過程中，采用水淬、油冷和后處理工藝，提高所制備產品的物化性能，所制備的匣缽熱穩定性好，抗壓能力強，耐腐蝕，且不易開裂的。
【專利說明】
一種礬土-碳化硅復合匣缽的制備方法
技術領域
[0001]本發明屬于耐火材料匣缽領域，特別涉及一種礬土-碳化硅復合匣缽的制備方法。
【背景技術】
[0002]匣缽是窯具之一。在燒制陶瓷器過程中，為防止氣體及有害物質對坯體、釉面的破壞及污損，將陶瓷器和坯體放置在耐火材料制成的容器中焙燒，這種容器即稱匣缽，亦稱匣子。
[0003]使用匣缽燒制陶瓷器，不僅可提高裝燒量、制品不致粘結、提高成品率，而且匣缽還具有一定的導熱性和熱穩定性，可保證陶瓷質量。匣缽的形狀，依器物形狀而異。我國龍山文化時期燒制的蛋殼黑陶，已經使用專門的匣缽。在山東省諸城市楊家子遺址曾采集過兩件燒制龍山文化蛋殼陶的匣缽，這是目前所知最早的匣缽。后世發現的匣缽，以盛裝瓷器為主，隋代湘窯已有發現。
[0004]隨著清潔能源的應用，匣缽作為承載體在日用陶瓷企業的使用越來越少。但是匣缽作為盛料器皿，在陶瓷色料企業的應用仍然非常普遍，近幾年來，由于原料、燃料、人工等成本的不斷上漲，匣缽的價格也大幅度提高，盡管這樣，匣缽的使用壽命卻在降低，匣缽使用破損率每窯達15?22%，造成了嚴重的資源浪費和經濟損失。如何提高匣缽使用次數，降低匣缽使用破損率，減少固體廢物排放，提高企業效益，是現在亟待解決的問題。
[0005]礬土-碳化硅復合匣缽是現在研究較為熱門的一種復合匣缽，如CN204329630U公開了組合陶瓷燒結碳化硅匣缽。其具備較好的導熱性。
[0006]本發明主要解決的技術問題是:針對現有技術的不足，提供一種礬土-碳化硅復合匣缽的制備方法，通過優化該礬土-碳化硅復合匣缽的原料組成，采用礬土和碳化硅作為主原料，以葉臘石、鋰輝石、滑石、電熔鎂砂、磷酸鋁、硅酸鋯、氮化硅和石墨烯為輔料，同時，在制備過程中，采用水淬、油冷和后處理工藝，提高所制備產品的物化性能，所制備的匣缽熱穩定性好，抗壓能力強，耐腐蝕，且不易開裂的。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是針對上述問題，研制出一種礬土-碳化硅復合匣缽的制備方法。
[0008]—種礬土-碳化硅復合匣缽的制備方法，包括如下制備步驟:
[0009]I)準備礬土-碳化硅復合匣缽原料，該匣缽的原料組成為:礬土 91-140份;碳化硅粉22-35份;葉臘石8-10份;鋰輝石8-10份;滑石8-10份；電熔鎂砂8-10份;磷酸鋁1-3份;硅酸鋯1-3份;氮化硅1-3份;石墨烯1-3份；
[0010]2)將各原料混合后進行濕法球磨，球磨后形成粉料過100目篩備用；
[0011]3)壓坯成型，將球磨后粉料經造粒、壓坯成型，在50Mpa壓力下壓制成型，保溫2小時，脫模，得到匣缽坯體；
[0012]4)將坯體在500-800°C下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為22-35s ；隨后將水淬后的坯體放入50-75 °C的油中，油冷22-35s ；
[0013]5)將處理后的坯體在自然條件下干燥10_22h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1100-1350°C，燒成時間為10-15小時；
[0014]6)對燒成后的礬土-碳化硅復合匣缽進行后處理，在側面切割若干條膨脹縫，在膨脹縫處塞入陶瓷棉，即可獲得礬土-碳化硅復合匣缽。
[0015]作為優選，該匣缽的原料組成為:礬土122份;碳化硅粉25份；葉臘石9份;鋰輝石9份;滑石9份;電熔鎂砂8份;磷酸鋁2份;硅酸鋯2份;氮化硅2份;石墨烯2份。
[0016]作為優選，步驟4)為將還體在750°C下預燒，隨后進行水淬，將還體快速放入水中，時間為25s ；隨后將水淬后的坯體放入55 °C的油中，油冷25s。
[0017]作為優選，步驟5)為將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1220 0C，燒成時間為12小時。
[0018]本發明還請求保護一種鞏土-碳化娃復合匣缽，其特征在于:其采用上述的鞏土-碳化硅復合匣缽的制備方法來制備。
[0019]本發明的有益效果:
[0020]整體而言，通過優化礬土-碳化硅復合匣缽的組成，來提高匣缽的熱穩定性、抗壓能力、耐腐蝕性以及不易開裂等性能;在傳統的以礬土和碳化硅為主體的原料基礎上，選擇礬土的成分以大約3-7倍的量多于碳化硅粉，可以使得坯體的耐壓強度得到大大的提高；同時，在輔料的選擇上，葉臘石、鋰輝石、滑石和電熔鎂砂以及少量的氮化硅不僅能夠起到增強原料抗壓能力以及熱穩定效果，同時，在原料燒結過程中，其不僅與主料相反應，降低玻璃相，同時，優化燒結工藝，使得所制備的坯體具有更好的致密度以及熱穩定性;而通過加入磷酸鋁和硅酸鋯的復合粘結劑，提高所制備的匣缽的結合性能以及可塑性能；而少量的石墨烯通過在原料之間形成橫向的剪切力，對于提高產品的抗壓能力以及不易開裂等效果有非常重要的影響。
[0021]而從制備工藝來說，本發明在傳統的制備工藝的基礎上，開拓新的采用壓坯-水淬-油冷-燒成-切割膨脹縫等工藝，通過充分的消除產品的內在應力，降低其熱膨脹系數，整體制備工藝簡單，但是對于優化產品的性能卻產生重大的提高。所制備的匣缽抗壓強度大于17MPa，連續使用至少14次仍舊不會產生裂紋。同時，本發明采用的原料廉價，制備工藝簡單綠色環保，可工業化實施。
【具體實施方式】
[0022]下面結合具體的實施例，并參照數據進一步詳細描述本發明。應理解，這些實施例只是為了舉例說明本發明，而非以任何方式限制本發明的范圍。
[0023]實施例1:
[0024]一種礬土-碳化硅復合匣缽的制備方法，包括如下制備步驟:
[0025]I)準備礬土-碳化硅復合匣缽原料，該匣缽的原料組成為:礬土 122份;碳化硅粉25份;葉臘石9份;鋰輝石9份;滑石9份；電熔鎂砂8份;磷酸鋁2份;硅酸鋯2份;氮化硅2份;石墨烯2份；
[0026]2)將各原料混合后進行濕法球磨，球磨后形成粉料過100目篩備用；
[0027]3)壓坯成型，將球磨后粉料經造粒、壓坯成型，在50Mpa壓力下壓制成型，保溫2小時，脫模，得到匣缽坯體；
[0028]4)將坯體在750 °C下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為25s ;隨后將水淬后的坯體放入55 °C的油中，油冷25s ；
[0029]5)將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1220°C，燒成時間為12小時；
[0030]6)對燒成后的礬土-碳化硅復合匣缽進行后處理，在側面切割若干條膨脹縫，在膨脹縫處塞入陶瓷棉，即可獲得礬土-碳化硅復合匣缽。
[0031]所制備的匣缽抗壓強度為19MPa，連續使用至少17次仍舊不會產生裂紋。
[0032]實施例2:
[0033]一種礬土-碳化硅復合匣缽的制備方法，包括如下制備步驟:
[0034]I)準備礬土-碳化硅復合匣缽原料，該匣缽的原料組成為:礬土91份;碳化硅粉35份;葉臘石9份;鋰輝石9份;滑石9份；電熔鎂砂8份;磷酸鋁2份;硅酸鋯2份;氮化硅2份;石墨烯2份；
[0035]2)將各原料混合后進行濕法球磨，球磨后形成粉料過100目篩備用；
[0036]3)壓坯成型，將球磨后粉料經造粒、壓坯成型，在50Mpa壓力下壓制成型，保溫2小時，脫模，得到匣缽坯體；
[0037]4)將坯體在750 °C下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為25s ;隨后將水淬后的坯體放入55 °C的油中，油冷25s ；
[0038]5)將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1220°C，燒成時間為12小時；
[0039]6)對燒成后的礬土-碳化硅復合匣缽進行后處理，在側面切割若干條膨脹縫，在膨脹縫處塞入陶瓷棉，即可獲得礬土-碳化硅復合匣缽。
[0040]所制備的匣缽抗壓強度為19.8MPa，連續使用至少17次仍舊不會產生裂紋。
[0041 ] 實施例3:
[0042]一種礬土-碳化硅復合匣缽的制備方法，包括如下制備步驟:
[0043]I)準備礬土-碳化硅復合匣缽原料，該匣缽的原料組成為:礬土 140份;碳化硅粉25份;葉臘石8份;鋰輝石8份;滑石8份；電熔鎂砂8份;磷酸鋁2份;硅酸鋯2份;氮化硅I份;石墨稀I份；
[0044]2)將各原料混合后進行濕法球磨，球磨后形成粉料過100目篩備用；
[0045]3)壓坯成型，將球磨后粉料經造粒、壓坯成型，在50Mpa壓力下壓制成型，保溫2小時，脫模，得到匣缽坯體；
[0046]4)將坯體在750 °C下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為25s ;隨后將水淬后的坯體放入55 °C的油中，油冷25s ；
[0047]5)將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1220°C，燒成時間為12小時；
[0048]6)對燒成后的礬土-碳化硅復合匣缽進行后處理，在側面切割若干條膨脹縫，在膨脹縫處塞入陶瓷棉，即可獲得礬土-碳化硅復合匣缽。
[0049]所制備的匣缽抗壓強度為18.8MPa，連續使用至少15次仍舊不會產生裂紋。
[0050]實施例4:
[0051 ] 一種礬土-碳化硅復合匣缽的制備方法，包括如下制備步驟:
[0052]I)準備礬土-碳化硅復合匣缽原料，該匣缽的原料組成為:礬土 122份;碳化硅粉25份;葉臘石9份;鋰輝石9份;滑石9份；電熔鎂砂8份;磷酸鋁2份;硅酸鋯2份;氮化硅2份;石墨烯2份；
[0053]2)將各原料混合后進行濕法球磨，球磨后形成粉料過100目篩備用；
[0054]3)壓坯成型，將球磨后粉料經造粒、壓坯成型，在50Mpa壓力下壓制成型，保溫2小時，脫模，得到匣缽坯體；
[0055]4)將坯體在800 °C下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為22s ;隨后將水淬后的坯體放入50 0C的油中，油冷22s ；
[0056]5)將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1220°C，燒成時間為12小時；
[0057]6)對燒成后的礬土-碳化硅復合匣缽進行后處理，在側面切割若干條膨脹縫，在膨脹縫處塞入陶瓷棉，即可獲得礬土-碳化硅復合匣缽。
[0058]所制備的匣缽抗壓強度為19.3MPa，連續使用至少19次仍舊不會產生裂紋。
[0059]對比例1:
[0060]一種礬土-碳化硅復合匣缽的制備方法，包括如下制備步驟:
[0061]I)準備礬土-碳化硅復合匣缽原料，該匣缽的原料組成為:礬土 122份;碳化硅粉25份;葉臘石9份;鋰輝石9份;滑石9份；電熔鎂砂8份;磷酸鋁2份;硅酸鋯2份;氮化硅2份;石墨烯2份；
[0062]2)將各原料混合后進行濕法球磨，球磨后形成粉料過100目篩備用；
[0063 ] 3)壓坯成型，將球磨后粉料經造粒、壓坯成型，在50Mpa壓力下壓制成型，保溫2小時，脫模，得到匣缽坯體；
[0064]4)將坯體在7500C下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為25s;
[0065]5)將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1220°C，燒成時間為12小時；
[0066]6)對燒成后的礬土-碳化硅復合匣缽進行后處理，在側面切割若干條膨脹縫，在膨脹縫處塞入陶瓷棉，即可獲得礬土-碳化硅復合匣缽。
[0067]所制備的匣缽抗壓強度為11.6MPa，連續使用12次產生裂紋。
[0068]對比例2:
[0069]一種礬土-碳化硅復合匣缽的制備方法，包括如下制備步驟:
[0070]I)準備礬土-碳化硅復合匣缽原料，該匣缽的原料組成為:礬土 122份;碳化硅粉25份;葉臘石9份;鋰輝石9份;滑石9份；電熔鎂砂8份;磷酸鋁2份;硅酸鋯2份;氮化硅2份;石墨烯2份；
[0071 ] 2)將各原料混合后進行濕法球磨，球磨后形成粉料過100目篩備用；
[0072]3)壓坯成型，將球磨后粉料經造粒、壓坯成型，在50Mpa壓力下壓制成型，保溫2小時，脫模，得到匣缽坯體；
[0073]4)將坯體在7500C下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為25s ;隨后將水淬后的坯體放入55 °C的油中，油冷25s ；
[0074]5)將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1220°C，燒成時間為12小時；即可獲得礬土-碳化硅復合匣缽。
[0075]所制備的匣缽抗壓強度為15.3MPa，連續使用10次產生裂紋。
[0076]對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。
[0077]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【主權項】
1.一種鞏土-碳化娃復合匣缽的制備方法，其特征在于: 包括如下制備步驟: 1)準備礬土-碳化硅復合匣缽原料，該匣缽的原料組成為:礬土91-140份;碳化硅粉22-35份;葉臘石8-10份;鋰輝石8-10份;滑石8-10份；電熔鎂砂8-10份;磷酸鋁1-3份;硅酸鋯1-3份;氮化娃1-3份;石墨稀1-3份； 2)將各原料混合后進行濕法球磨，球磨后形成粉料過100目篩備用； 3)壓坯成型，將球磨后粉料經造粒、壓坯成型，在50Mpa壓力下壓制成型，保溫2小時，脫模，得到匣缽坯體； 4)將坯體在500-8000C下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為22-35s ；隨后將水淬后的坯體放入50-75 °C的油中，油冷22-35s ； 5)將處理后的坯體在自然條件下干燥10-22h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1100-1350 °C,燒成時間為10-15小時； 6)對燒成后的礬土-碳化硅復合匣缽進行后處理，在側面切割若干條膨脹縫，在膨脹縫處塞入陶瓷棉，即可獲得礬土-碳化硅復合匣缽。2.—種如權利要求2所述的礬土-碳化硅復合匣缽的制備方法，其特征在于，該匣缽的原料組成為:礬土122份;碳化硅粉25份；葉臘石9份;鋰輝石9份;滑石9份；電熔鎂砂8份;磷酸鋁2份;硅酸鋯2份;氮化硅2份;石墨烯2份。3.—種如權利要求1或2所述的礬土-碳化硅復合匣缽的制備方法，其特征在于，步驟4)為將還體在750 °C下預燒，隨后進行水淬，將還體快速放入水中，時間為25s ;隨后將水淬后的坯體放入55 °C的油中，油冷25s。4.一種如權利要求1所述的礬土-碳化硅復合匣缽的制備方法，其特征在于，步驟5)為將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1220 0C，燒成時間為12小時。5.一種礬土-碳化硅復合匣缽，其特征在于:其采用如權利要求1-4所述的礬土-碳化硅復合匣缽的制備方法來制備。
【文檔編號】C04B35/66GK106083085SQ201610409331
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月12日
【發明人】尹天鋒
【申請人】尹天鋒