一种耐磨耐蚀陶瓷釉料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于陶瓷制备技术领域，涉及一种耐磨耐蚀陶瓷釉料及其制备方法和应用。

背景技术

陶瓷是陶器与瓷器的统称，陶与瓷的质地不同、性质各异。陶，是以粘性较高、可塑性较强的粘土为主要原料制成的，不透明、有细微气孔和微弱的吸水性，击之声浊。瓷是以粘土、长石和石英制成，半透明，不吸水、抗腐蚀，胎质坚硬紧密，叩之声脆。传统陶瓷又称普通陶瓷，是以粘土等天然硅酸盐为主要原料烧成的制品；现代陶瓷又称新型陶瓷、精细陶瓷或特种陶瓷。陶瓷具有优异的绝缘、耐腐蚀、耐高温、硬度高、密度低、耐辐射等诸多优点，已在国民经济各领域得到广泛应用。传统陶瓷制品包括日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、工业美术陶瓷、化工陶瓷、电气陶瓷等，种类繁多，性能各异。随着高新技术工业的兴起，各种新型特种陶瓷也获得较大发展，陶瓷已日趋成为卓越的结构材料和功能材料。

釉是一种硅酸盐，陶瓷器上所施的釉一般以石英、长石、粘土为原料，经研磨、加水调制后，涂敷于坯体表面，经一定温度的焙烧而熔融，温度下降时，形成陶瓷表面的玻璃质薄层。釉的种类很多，按坯体可分为：瓷釉、陶釉及火石器釉；按烧成温度可分为：高温釉、低温釉；按外表特征可分为：透明釉、乳浊釉、颜色釉、有光釉、无光釉、裂纹釉(开片)、结晶釉等；按釉料组成可分为：石灰釉、长石釉、铅釉、无铅釉、硼釉、铅硼釉等。陶瓷施釉是指通过高温的方式，在陶瓷体表面上附着一层玻璃态层物质。施釉的目的在于改善坯体的表面物理性能和化学性能，同时增加产品的美感，提高产品的使用性能。施釉方法可以分为湿法施釉和干法施釉，常见的有浸釉法、浇釉法、喷釉法、刷釉法、气化施釉等。

传统日用陶瓷透明釉、低温熔块釉和瓷质釉面抛光砖釉面莫氏硬度均为4~5，一般通过加入耐磨介质提高釉面硬度和耐磨耐蚀性能，其耐磨耐蚀性能的提高有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐磨耐蚀陶瓷釉料及其制备方法和应用，属于陶瓷制备技术领域。首先将铝矾土、石英砂、磷酸二氢铝高温熔融得到第一熔体，淬冷后烘干粉碎得到第一熔块粉，将高岭土和碳酸钙高温熔融得到第二熔体，淬冷后烘干粉碎得到第二熔块粉，然后将第一熔块粉、第二熔块粉、粘土、二氧化钛粉末、二氧化锆粉末和水球磨得到耐磨耐蚀陶瓷釉料。本发明第一熔块为包含Al

莫来石(3Al

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种耐磨耐蚀陶瓷釉料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

（1）将铝矾土和石英砂混合后粉碎，再加入磷酸二氢铝，混合后1600-1700℃熔融得到第一熔体，淬冷后干燥，得到第一熔块，粉碎后得到第一熔块粉；

（2）将高岭土和碳酸钙混合后粉碎，1520-1590℃熔融得到第二熔体，淬冷后干燥，得到第二熔块，粉碎后得到第二熔块粉；

（3）将第一熔块粉、第二熔块粉、粘土、二氧化钛粉末、二氧化锆粉末和水混合后加入至球磨罐中球磨，得到耐磨耐蚀陶瓷釉料。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤（1）所述铝矾土、石英砂和磷酸二氢铝的质量比为2.5-3.5:0.9-1.1:2-3。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤（1）所述熔融时间为0.8-1.5h。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤（2）所述高岭土和碳酸钙的质量比为3-5:1。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤（2）所述熔融时间为1-2h。

作为本发明的一种优选技术方案，所述第一熔块为包含Al

作为本发明的一种优选技术方案，步骤（3）所述第一熔块粉、第二熔块粉、粘土、二氧化钛粉末、二氧化锆粉末和水的质量比为21-47:15-19:9-13:2-5:1-3:17-25。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤（3）所述球磨的工艺为：磨球与球磨罐中物料的总质量比为1:1-2，转速为250～400rpm，球磨时间为15～25min。

上述的制备方法制备得到的耐磨耐蚀陶瓷釉料。

上述耐磨耐蚀陶瓷釉料的应用，将陶瓷釉料均匀涂覆在陶瓷坯体上，干燥得到施加面釉的陶瓷坯体，在1190-1250℃温度下烧制50-80min，然后抛光0.15-0.4mm即可。

本发明的有益效果：

（1）本发明通过控制铝矾土、石英砂、磷酸二氢铝的质量配比，并高温熔融，然后淬冷干燥得到第一熔块，第一熔块为包含Al

（2）本发明在第一熔块制备过程中加入磷酸二氢铝，在熔融过程中，磷酸二氢铝变为Al

（3）本发明在釉料配制过程中加入二氧化钛粉末和二氧化锆粉末，在1190-1250℃高温煅烧时，二氧化锆由单斜相向四方相转变，其体积缩小，致密度增强；同时二氧化钛由锐钛型晶相向金红石型晶相转变，其结构更为致密；同时二氧化钛和二氧化锆也能促进莫来石和钙长石的晶体析出，协同提高釉面的耐磨耐蚀性能；

（4）本发明优化铝矾土、石英砂、磷酸二氢铝、高岭土、碳酸钙的质量配比，使得最终烧制过程中析出的晶体更为纯净，进一步提高釉面的耐磨耐蚀性能。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

实施例1

一种耐磨耐蚀陶瓷釉料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

（1）将铝矾土和石英砂混合后粉碎，再加入磷酸二氢铝，控制铝矾土、石英砂和磷酸二氢铝的质量比为2.5:1:2，混合后1600℃熔融1h得到第一熔体，淬冷后干燥，得到第一熔块，粉碎后得到第一熔块粉；

（2）将高岭土和碳酸钙混合后粉碎，控制高岭土和碳酸钙的质量比为3:1，1550℃熔融1.2h得到第二熔体，淬冷后干燥，得到第二熔块，粉碎后得到第二熔块粉；

（3）将第一熔块粉、第二熔块粉、粘土、二氧化钛粉末、二氧化锆粉末和水按质量比21:16:9:3:1:18混合后加入至球磨罐中球磨，控制磨球与球磨罐中物料的总质量比为1:1，转速为280rpm，球磨时间为18min，得到耐磨耐蚀陶瓷釉料。

所述第一熔块为包含Al

上述的制备方法制备得到的耐磨耐蚀陶瓷釉料。

上述耐磨耐蚀陶瓷釉料的应用，制备耐磨耐蚀陶瓷，将陶瓷釉料均匀涂覆在陶瓷坯体上，干燥得到施加面釉的陶瓷坯体，在1200℃温度下烧制55min，然后抛光0.2mm即可。

实施例2

一种耐磨耐蚀陶瓷釉料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

（1）将铝矾土和石英砂混合后粉碎，再加入磷酸二氢铝，控制铝矾土、石英砂和磷酸二氢铝的质量比为2.8:1.1:2，混合后1650℃熔融1h得到第一熔体，淬冷后干燥，得到第一熔块，粉碎后得到第一熔块粉；

（2）将高岭土和碳酸钙混合后粉碎，控制高岭土和碳酸钙的质量比为4:1，1530℃熔融1h得到第二熔体，淬冷后干燥，得到第二熔块，粉碎后得到第二熔块粉；

（3）将第一熔块粉、第二熔块粉、粘土、二氧化钛粉末、二氧化锆粉末和水按质量比23:16:10:3:2:19混合后加入至球磨罐中球磨，控制磨球与球磨罐中物料的总质量比为1:1.2，转速为300rpm，球磨时间为20min，得到耐磨耐蚀陶瓷釉料。

所述第一熔块为包含Al

上述的制备方法制备得到的耐磨耐蚀陶瓷釉料。

上述耐磨耐蚀陶瓷釉料的应用，制备耐磨耐蚀陶瓷，将陶瓷釉料均匀涂覆在陶瓷坯体上，干燥得到施加面釉的陶瓷坯体，在1190℃温度下烧制60min，然后抛光0.2mm即可。

实施例3

一种耐磨耐蚀陶瓷釉料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

（1）将铝矾土和石英砂混合后粉碎，再加入磷酸二氢铝，控制铝矾土、石英砂和磷酸二氢铝的质量比为3:1:3，混合后1620℃熔融1.1h得到第一熔体，淬冷后干燥，得到第一熔块，粉碎后得到第一熔块粉；

（2）将高岭土和碳酸钙混合后粉碎，控制高岭土和碳酸钙的质量比为4:1，1580℃熔融1.5h得到第二熔体，淬冷后干燥，得到第二熔块，粉碎后得到第二熔块粉；

（3）将第一熔块粉、第二熔块粉、粘土、二氧化钛粉末、二氧化锆粉末和水按质量比31:16:9:2:1:20混合后加入至球磨罐中球磨，控制磨球与球磨罐中物料的总质量比为1:2，转速为350rpm，球磨时间为21min，得到耐磨耐蚀陶瓷釉料。

所述第一熔块为包含Al

上述的制备方法制备得到的耐磨耐蚀陶瓷釉料。

上述耐磨耐蚀陶瓷釉料的应用，制备耐磨耐蚀陶瓷，将陶瓷釉料均匀涂覆在陶瓷坯体上，干燥得到施加面釉的陶瓷坯体，在1210℃温度下烧制65min，然后抛光0.28mm即可。

对比例1

一种耐磨耐蚀陶瓷釉料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

（1）将铝矾土和石英砂混合后粉碎，控制铝矾土和石英砂的质量比为1:1，混合后1620℃熔融1.1h得到第一熔体，淬冷后干燥，得到第一熔块，粉碎后得到第一熔块粉；

（2）将高岭土和碳酸钙混合后粉碎，控制高岭土和碳酸钙的质量比为4:1，1580℃熔融1.5h得到第二熔体，淬冷后干燥，得到第二熔块，粉碎后得到第二熔块粉；

（3）将第一熔块粉、第二熔块粉、粘土、二氧化钛粉末、二氧化锆粉末和水按质量比31:16:9:2:1:20混合后加入至球磨罐中球磨，控制磨球与球磨罐中物料的总质量比为1:2，转速为350rpm，球磨时间为21min，得到耐磨耐蚀陶瓷釉料。

所述第一熔块为Al

上述的制备方法制备得到的耐磨耐蚀陶瓷釉料。

上述耐磨耐蚀陶瓷釉料的应用，制备耐磨耐蚀陶瓷，将陶瓷釉料均匀涂覆在陶瓷坯体上，干燥得到施加面釉的陶瓷坯体，在1210℃温度下烧制65min，然后抛光0.28mm即可。

性能测试

分别取实施例1、实施例2和实施例3及对比例1制备得到的耐磨耐蚀陶瓷进行莫氏硬度测试，测试方法为：莫氏硬度笔刻划法；测定实施例1、实施例2和实施例3及对比例1制备得到的耐磨耐蚀陶瓷的耐磨度，测定仪器为有釉耐磨试验机，实验结果如下表1所示：

表1

由表1数据可知，本发明制备得到的釉料均匀涂覆在陶瓷坯体上，干燥得到施加面釉的陶瓷坯体，1190-1250℃温度下烧制50-80min，然后抛光0.15-0.4mm，得到的耐磨耐蚀陶瓷的莫氏硬度达到7.0，耐磨度达到5级。对比例1中没有添加磷酸二氢铝，其耐磨耐蚀陶瓷的莫氏硬度和耐磨度均明显降低。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。