一种耐高温抗氧化陶瓷釉料及其制备方法

技术领域

本发明属于陶瓷釉料技术领域。更具体地，涉及一种耐高温抗氧化陶瓷釉料及其制备方法。

背景技术

耐热日用陶瓷的釉层，与陶瓷制品的生产工艺和最终使用性能有着密切的关系。陶瓷釉可以调节釉料的工艺性能较大幅度地降低釉料成本，使产品具有低的膨胀性能和良好的热性能对耐热瓷的生产具有重要的意义。

CN106145684A公开了一种微纳复合日用陶瓷釉料，属于日用陶瓷釉料制备技术领域；该陶瓷釉料由以下成分的重量份制成：20-50份微米α-Al

CN107162422A公开了一种耐高温抗氧化日用陶瓷釉料及其制备方法，涉及陶瓷釉料制作技术领域，所述釉料包括以下原料：纳米氧化铝；纳米二氧化硅；纳米氮化硼粉末、纳米碳化硼粉末；氧化锌；高岭土；烧滑石；氧化钠；氧化钙；表面活性剂；玻璃丝；纳米二氧化钛；硝酸锌；硝酸钇。所述制备方法包括如下制备步骤：(1)制备抗菌剂；(2)制备耐高温抗氧化基料；(3)制备混合釉浆；(4)制备最终釉料。本发明通过耐高温抗氧化基料使日用瓷器不容易被氧化，保持瓷器表面光亮，并且通过改变原有釉料的配比，添加烧滑石和氧化锌，有利于降低釉浆的膨胀系数，提高釉面弹性，提高釉浆的流动性，从而降低釉面产生针孔和橘釉的缺陷的可能性。

CN112047629A公开了一种耐高温低膨胀的陶瓷釉料及其制备方法和陶瓷制品，所述陶瓷釉料包括以下重量份的组分：高温低膨胀熔块10-25份、透锂长石10-40份、钾长石5-20份、锂辉石5-20份、堇青石10-25份、熔融石英5-15份、相变微胶囊材料3-8份、煅烧氧化锌4-6份和色料1-5份。本发明陶瓷釉料配方合理，得到的陶瓷制品耐高温、膨胀系数低，而且坯釉适应性好，大大提高了陶瓷制品的强度、耐腐蚀性以及抗急冷急热性能等，可应用在陶瓷锅或要求更严苛的环境下。本发明制备方法简单，重复性好，适合规模化生产并得到质量可控的产品。

尽管现有技术对陶瓷釉料进行了相应的改进，但是现有的陶瓷无法保证强度的同时保证陶瓷具有优异的耐高温抗氧化性，因而基于提供一种新的陶瓷釉料来解决上述存在的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中存在的缺陷和不足，提供一种耐高温抗氧化陶瓷釉料及其制备方法。所述釉料包括以下重量份的组分：斜锆石40～50份；钙长石4～8份；透辉石4～8份，碳化硼晶须3～6份，碳化硅晶须3～6份，纳米氧化镧1～3份；纳米氧化镨1～3份；聚丙烯酸乙酯3～6份；二甲基二烯丙基氯化铵4～8份；水25～35份。本发明的耐高温抗氧化陶瓷釉料通过组分的相互配合以及制备方法的控制，得到的产品具有优异的强度和耐高温抗氧化性能。

本发明的目的是提供一种耐高温抗氧化陶瓷釉料。

本发明另一目的是提供一种耐高温抗氧化陶瓷釉料的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种耐高温抗氧化陶瓷釉料，所述釉料包括以下重量份的组分：斜锆石40～50份；钙长石4～8份；透辉石4～8份，碳化硼晶须3～6份，碳化硅晶须3～6份，纳米氧化镧1～3份；纳米氧化镨1～3份；聚丙烯酸乙酯3～6份；二甲基二烯丙基氯化铵4～8份；水25～35份。

优选的，所述斜锆石的粒径为10～20μm。

优选的，所述钙长石的粒径为8～16μm；所述透辉石的粒径为10～20μm。

优选的，所述碳化硅晶须的长度为20～60nm，长径比为30～60:1。

优选的，所述碳化硼晶须的长度为20～50nm，长径比为40～70:1。

优选的，纳米氧化镧的粒径为30～60nm；纳米氧化镨的粒径为30～60nm。

基于上述所述的一种耐高温抗氧化陶瓷釉料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤:

1)按重量份分别称取：斜锆石，钙长石和透辉石，分别进行干燥，随后将上述组分和水置于到球磨罐中进行球磨混合；

2)然后将碳化硼晶须，碳化硅晶须，纳米氧化镧；纳米氧化镨；聚丙烯酸乙酯和二甲基二烯丙基氯化铵添加到所述球磨罐中继续球磨，得到釉料。

优选的，在步骤(1)中，所述球磨时间为7～11h，球磨转速为300～400r/min。

优选的，在步骤(1)中，所述干燥为90～110℃干燥10～16h。

优选的，在步骤(2)中，所述球磨时间为1～3h。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的釉料通过组分之间的相互协同作用，改善了釉料耐高温抗氧化性能的同时，也改性了釉料层的力学能力。

(2)通过添加聚丙烯酸乙酯和二甲基二烯丙基氯化铵，利用分散剂之间的相互配合，实现了原料之间的充分混合，分散更加均匀，改性了釉面层的硬度和抗弯强度。

(3)本发明的制备方法工艺简单，操作简易方便，节省了人力和设备成本。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。

实施例1

一种耐高温抗氧化陶瓷釉料，所述釉料包括以下重量份的组分：斜锆石45份；钙长石6份；透辉石6份，碳化硼晶须5份，碳化硅晶须5份，纳米氧化镧2份；纳米氧化镨2份；聚丙烯酸乙酯5份；二甲基二烯丙基氯化铵6份；水30份。

所述碳化硅晶须的长度为40nm，长径比为50:1；

所述碳化硼晶须的长度为40nm，长径比为50:1；

纳米氧化镧的粒径为50nm；纳米氧化镨的粒径为50nm；

所述斜锆石的粒径为15μm；所述钙长石的粒径为12微米；所述透辉石的粒径为15微米。

所述油料的制备方法如下：

1)按重量份分别称取：斜锆石，钙长石和透辉石，分别在100℃下干燥14h，随后将上述组分和水置于到球磨罐中进行球磨混合；所述球磨时间为9h，球磨转速为350r/min；

2)然后将碳化硼晶须，碳化硅晶须，纳米氧化镧；纳米氧化镨；聚丙烯酸乙酯和二甲基二烯丙基氯化铵添加到所述球磨罐中在继续球磨2h，得到釉料。

实施例2

一种耐高温抗氧化陶瓷釉料，所述釉料包括以下重量份的组分：斜锆石50份；钙长石4份；透辉石8份，碳化硼晶须3份，碳化硅晶须6份，纳米氧化镧1份；纳米氧化镨3份；聚丙烯酸乙酯3份；二甲基二烯丙基氯化铵8份；水25份。

所述碳化硅晶须的长度为60nm，长径比为60:1；

所述碳化硼晶须的长度为50nm，长径比为70:1；

纳米氧化镧的粒径为60nm；纳米氧化镨的粒径为30nm；

所述斜锆石的粒径为20μm；所述钙长石的粒径为8微米；所述透辉石的粒径为20微米。

所述油料的制备方法如下：

1)按重量份分别称取：斜锆石，钙长石和透辉石，分别在110℃干燥10h，随后将上述组分和水置于到球磨罐中进行球磨混合；所述球磨时间为7h，球磨转速为400r/min；2)然后将碳化硼晶须，碳化硅晶须，纳米氧化镧；纳米氧化镨；聚丙烯酸乙酯和二甲基二烯丙基氯化铵添加到所述球磨罐中继续球磨3h，得到釉料；

实施例3

一种耐高温抗氧化陶瓷釉料，所述釉料包括以下重量份的组分：斜锆石40份；钙长石8份；透辉石4份，碳化硼晶须6份，碳化硅晶须3份，纳米氧化镧3份；纳米氧化镨1份；聚丙烯酸乙酯6份；二甲基二烯丙基氯化铵4份；水35份。

所述碳化硅晶须的长度为20nm，长径比为30:1；

所述碳化硼晶须的长度为20nm，长径比为40:1；

纳米氧化镧的粒径为30nm；纳米氧化镨的粒径为60nm；

所述斜锆石的粒径为10μm；所述钙长石的粒径为16微米；所述透辉石的粒径为10微米。

所述油料的制备方法如下：

1)按重量份分别称取：斜锆石，钙长石和透辉石，分别在90℃干燥16h，随后将上述组分和水置于到球磨罐中进行球磨混合；所述球磨时间为11h，球磨转速为300r/min；

2)然后将碳化硼晶须，碳化硅晶须，纳米氧化镧；纳米氧化镨；聚丙烯酸乙酯和二甲基二烯丙基氯化铵添加到所述球磨罐中继续球磨1h，得到釉料。

对比例1

一种耐高温抗氧化陶瓷釉料，所述釉料包括以下重量份的组分：斜锆石45份；钙长石12份，碳化硼晶须5份，碳化硅晶须5份，纳米氧化镧2份；纳米氧化镨2份；聚丙烯酸乙酯5份；二甲基二烯丙基氯化铵6份；水30份。

所述碳化硅晶须的长度为40nm，长径比为50:1；

优选的，所述碳化硼晶须的长度为40nm，长径比为50:1；

纳米氧化镧的粒径为50nm；纳米氧化镨的粒径为50nm；

所述斜锆石的粒径为15μm；所述钙长石的粒径为12微米。

所述油料的制备方法如下：

1)按重量份分别称取：斜锆石和钙长石，分别在100℃下干燥14h，随后将上述组分和水置于到球磨罐中进行球磨混合；所述球磨时间为9h，球磨转速为350r/min；

2)然后将碳化硼晶须，碳化硅晶须，纳米氧化镧；纳米氧化镨；聚丙烯酸乙酯和二甲基二烯丙基氯化铵添加到所述球磨罐中在继续球磨2h，得到釉料。

对比例2

一种耐高温抗氧化陶瓷釉料，所述釉料包括以下重量份的组分：斜锆石45份；透辉石12份，碳化硼晶须5份，碳化硅晶须5份，纳米氧化镧2份；纳米氧化镨2份；聚丙烯酸乙酯5份；二甲基二烯丙基氯化铵6份；水30份。

所述碳化硅晶须的长度为40nm，长径比为50:1；

所述碳化硼晶须的长度为40nm，长径比为50:1；

纳米氧化镧的粒径为50nm；纳米氧化镨的粒径为50nm；

所述斜锆石的粒径为15μm；所述透辉石的粒径为15微米。

所述油料的制备方法如下：

1)按重量份分别称取：斜锆石和透辉石，分别在100℃下干燥14h，随后将上述组分和水置于到球磨罐中进行球磨混合；所述球磨时间为9h，球磨转速为350r/min；

2)然后将碳化硼晶须，碳化硅晶须，纳米氧化镧；纳米氧化镨；聚丙烯酸乙酯和二甲基二烯丙基氯化铵添加到所述球磨罐中在继续球磨2h，得到釉料。

对比例3

一种耐高温抗氧化陶瓷釉料，所述釉料包括以下重量份的组分：斜锆石45份；钙长石6份；透辉石6份，碳化硼晶须10份，纳米氧化镧2份；纳米氧化镨2份；聚丙烯酸乙酯5份；二甲基二烯丙基氯化铵6份；水30份。

所述碳化硼晶须的长度为40nm，长径比为50:1；

纳米氧化镧的粒径为50nm；纳米氧化镨的粒径为50nm；

所述斜锆石的粒径为15μm；所述钙长石的粒径为12微米；所述透辉石的粒径为15微米。

所述油料的制备方法如下：

1)按重量份分别称取：斜锆石，钙长石和透辉石，分别在100℃下干燥14h，随后将上述组分和水置于到球磨罐中进行球磨混合；所述球磨时间为9h，球磨转速为350r/min；

2)然后将碳化硼晶须，纳米氧化镧；纳米氧化镨；聚丙烯酸乙酯和二甲基二烯丙基氯化铵添加到所述球磨罐中在继续球磨2h，得到釉料。

对比例4

一种耐高温抗氧化陶瓷釉料，所述釉料包括以下重量份的组分：斜锆石45份；钙长石6份；透辉石6份，碳化硅晶须10份，纳米氧化镧2份；纳米氧化镨2份；聚丙烯酸乙酯5份；二甲基二烯丙基氯化铵6份；水30份。

所述碳化硅晶须的长度为40nm，长径比为50:1；

纳米氧化镧的粒径为50nm；纳米氧化镨的粒径为50nm；

所述斜锆石的粒径为15μm；所述钙长石的粒径为12微米；所述透辉石的粒径为15微米。

所述油料的制备方法如下：

1)按重量份分别称取：斜锆石，钙长石和透辉石，分别在100℃下干燥14h，随后将上述组分和水置于到球磨罐中进行球磨混合；所述球磨时间为9h，球磨转速为350r/min；

2)然后将碳化硅晶须，纳米氧化镧；纳米氧化镨；聚丙烯酸乙酯和二甲基二烯丙基氯化铵添加到所述球磨罐中在继续球磨2h，得到釉料。

对比例5

一种耐高温抗氧化陶瓷釉料，所述釉料包括以下重量份的组分：斜锆石45份；钙长石6份；透辉石6份，碳化硼晶须5份，碳化硅晶须5份，纳米氧化镧4份；聚丙烯酸乙酯5份；二甲基二烯丙基氯化铵6份；水30份。

所述碳化硅晶须的长度为40nm，长径比为50:1；

所述碳化硼晶须的长度为40nm，长径比为50:1；

纳米氧化镧的粒径为50nm；

所述斜锆石的粒径为15μm；所述钙长石的粒径为12微米；所述透辉石的粒径为15微米。

所述油料的制备方法如下：

1)按重量份分别称取：斜锆石，钙长石，透辉石，分别在100℃下干燥14h，随后将上述组分和水置于到球磨罐中进行球磨混合；所述球磨时间为9h，球磨转速为350r/min；

2)然后将碳化硼晶须，碳化硅晶须和纳米氧化镧；聚丙烯酸乙酯和二甲基二烯丙基氯化铵添加到所述球磨罐中在继续球磨2h，得到釉料。

对比例6

一种耐高温抗氧化陶瓷釉料，所述釉料包括以下重量份的组分：斜锆石45份；钙长石6份；透辉石6份，碳化硼晶须5份，碳化硅晶须5份，纳米氧化镨4份；聚丙烯酸乙酯5份；二甲基二烯丙基氯化铵6份；水30份。

所述碳化硅晶须的长度为40nm，长径比为50:1；

所述碳化硼晶须的长度为40nm，长径比为50:1；

纳米氧化镨的粒径为50nm；

所述斜锆石的粒径为15μm；所述钙长石的粒径为12微米；所述透辉石的粒径为15微米。

所述油料的制备方法如下：

1)按重量份分别称取：斜锆石，钙长石和透辉石，分别在100℃下干燥14h，随后将上述组分和水置于到球磨罐中进行球磨混合；所述球磨时间为9h，球磨转速为350r/min；

2)然后将碳化硼晶须，碳化硅晶须，纳米氧化镨；聚丙烯酸乙酯和二甲基二烯丙基氯化铵添加到所述球磨罐中在继续球磨2h，得到釉料。

对比例7

一种耐高温抗氧化陶瓷釉料，所述釉料包括以下重量份的组分：斜锆石45份；钙长石6份；透辉石6份，碳化硼晶须5份，碳化硅晶须5份，纳米氧化镧2份；纳米氧化镨2份；聚丙烯酸乙酯11份，水30份。

所述碳化硅晶须的长度为40nm，长径比为50:1；

优选的，所述碳化硼晶须的长度为40nm，长径比为50:1；

纳米氧化镧的粒径为50nm；纳米氧化镨的粒径为50nm；

所述斜锆石的粒径为15μm；所述钙长石的粒径为12微米；所述透辉石的粒径为15微米。

所述油料的制备方法如下：

1)按重量份分别称取：斜锆石，钙长石和透辉石，分别在100℃下干燥14h，随后将上述组分和水置于到球磨罐中进行球磨混合；所述球磨时间为9h，球磨转速为350r/min；

2)然后将碳化硼晶须，碳化硅晶须，纳米氧化镧；纳米氧化镨和聚丙烯酸乙酯添加到所述球磨罐中在继续球磨2h，得到釉料。

对比例8

一种耐高温抗氧化陶瓷釉料，所述釉料包括以下重量份的组分：斜锆石45份；钙长石6份；透辉石6份，碳化硼晶须5份，碳化硅晶须5份，纳米氧化镧2份；纳米氧化镨2份；二甲基二烯丙基氯化铵11份；水30份。

所述碳化硅晶须的长度为40nm，长径比为50:1；

所述碳化硼晶须的长度为40nm，长径比为50:1；

纳米氧化镧的粒径为50nm；纳米氧化镨的粒径为50nm；

所述斜锆石的粒径为15μm；所述钙长石的粒径为12微米；所述透辉石的粒径为15微米。

所述油料的制备方法如下：

1)按重量份分别称取：斜锆石，钙长石和透辉石，分别在100℃下干燥14h，随后将上述组分和水置于到球磨罐中进行球磨混合；所述球磨时间为9h，球磨转速为350r/min；

2)然后将碳化硼晶须，碳化硅晶须，纳米氧化镧；纳米氧化镨和二甲基二烯丙基氯化铵添加到所述球磨罐中在继续球磨2h，得到釉料。

测试将实施例1-3与对比例1-8的釉料的线热膨胀系数、硬度和抗弯强度，具体方法如下：

1)将釉料施釉至日用陶瓷坯体表面，晾干后，得到施釉日用陶瓷坯体；

2)在氮气氛围下，将所述施釉日用陶瓷坯体进行焙烧处理；然后随炉冷却，得到所述高硬度日用陶瓷。所述焙烧处理的具体步骤为：以3℃的升温速率从室温升到400℃，保温5h，然后以7℃的升温至650℃保温5h，随后以9℃升温至1630℃，烧结6h；最后降温至750℃，保温6h。

采用显微维氏硬度计测量材料的维氏硬度，载荷为10N，加载时间为5S，硬度值是测量五次的平均值；采用PT-1036PC型万能材料实验机测试样品的弯曲强度，试样尺寸为4mm×4mm×20mm，跨距为16mm，压头加载速度为0.5mm/min，弯曲强度取三次测量结果的平均值；根据GBT16535-1996测试陶瓷的线热膨胀系数。

由表1可以看出，通过实施例1-3与对比例1-8的对比可以发现，本发明制备的耐高温抗氧化陶瓷釉料，具有优益的硬度、抗弯强度以及耐高温抗氧化性能，而且可以发现，本发明通过利用组分之间的协调作用，很好的促进了硬度、抗弯强度以及耐高温抗氧化性能的提高。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。