一种微晶化日用陶瓷制品的制备工艺的制作方法

本发明涉及陶瓷，具体为一种微晶化日用陶瓷制品的制备工艺。

背景技术：

1、陶瓷是一种十分受欢迎的容器和工艺品材质，具有易于洗涤和保持洁净、热稳定性较好、传热慢，同时化学性质稳定、经久耐用的特点，相较于金属制品如铜器、铁器、铝器等要更为优越，日用陶瓷制品有一定的耐磨损性能，不生锈老化，但市面上的日用陶瓷体积密度较低，一般容易发生皲裂现象，同时强度、硬度不够，耐酸碱性能有待进一步提高，不能够满足人们日常使用的要求，因此开发出一种高性能的日用陶瓷制品成为目前研究的热点问题。

2、日用陶瓷制品，顾名思义是指人们日常生活中必不可少的生活用瓷制品，如餐具、茶具、咖啡具、酒具、饭具等，传统的陶瓷生产工艺是先成型，再进行高温烧成，尽管陶瓷的性能非常优越，但生产效率非常低；目前微晶陶瓷的制造工艺有两种，一种是采用熔块为原料的烧结法：另一种是采用玻璃制备工艺的熔融法；前者原料成本高且难以制作形状复杂的产品；后者对设备要求苛刻难，难以制作形状复杂的日用陶瓷制品，且制备出的陶瓷的致密度不够、耐磨损和耐腐蚀性能不佳；专利号cn109608159a公开了一种耐磨日用陶瓷制品及其制备方法，陶瓷制品包括高岭土、钠长石、水性丙烯酸乳液、环氧树脂等，经混合成型烧结后得到成品，虽然工艺过程无污染，原料成本低，但是制备出的陶瓷制品体积密度不足，使用一段时间后容易会出现渗水、皲裂现象，同时耐磨损性能和耐腐蚀性能提升有限。

3、本发明通过优化日用陶瓷配料，控制晶核剂、助溶剂等添加量，采用玻璃制备工艺的熔融法，经压制成型、烧结和晶化处理得到微晶化陶瓷，并采用溶胶凝胶法制备出硅锆溶胶，浸渍涂覆于陶瓷表面，得到的陶瓷制品致密化程度高、抗折强度好和耐酸碱性能优异。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：提供了一种微晶化日用陶瓷制品的制备工艺，解决了现有日用陶瓷制品体积密度低、抗折强度不高和耐酸碱性能差的问题。

2、本发明的技术方案是：

3、一种微晶化日用陶瓷制品的制备工艺包括以下步骤：

4、步骤(1)、将按重量份数计的45-60份sio2、5-12份al2o3、15-25份cao、12-20份高岭土、4-8份mgo、2-5份fe2o3、2-10份助溶剂、1-5份晶核剂和4-10份促进析晶剂混合均匀，用行星球磨机研磨至全部过150-250目筛，得到陶瓷基体粉末。

5、步骤(2)、将步骤(1)中的陶瓷基体粉末装入陶瓷坩埚中，加入聚乙烯醇溶液，混合均匀后，倒入成型模具中均匀铺平，压制成型后置于高温炉中，以5-10℃/min的速率升至700-800℃保温1-2h，接着以10-20℃/min的速率升至950-1050℃保温2-4h，随炉冷却至室温，得到微晶化日用陶瓷。

6、步骤(3)、向反应瓶中加入正硅酸乙酯、五水合硝酸锆、去离子水和异丙醇，在65-75℃下搅拌1-2h，加入盐酸，继续搅拌5-12h，混合均匀，得到透明的硅锆溶胶。

7、步骤(4)、将步骤(2)中的微晶化日用陶瓷用乙醇和去离子水洗涤干净，然后浸入步骤(3)中的硅锆溶胶中，采用浸渍提拉法在微晶化日用陶瓷表面涂膜，涂膜厚度为0.2-1.2mm，涂覆后的基体置于控温炉中，以3-5℃/min升温至750-850℃下保温1-3h进行核化，接着以0.5-1℃/min升温至900-1000℃保温2-4h进行晶化，自然冷却至室温，得到微晶化日用陶瓷制品。

8、进一步的，步骤(1)中助溶剂为na2co3、baco3、b2o3中的任意一种。

9、进一步的，步骤(1)中晶核剂为cr2o3、tio2、p2o5中的任意一种。

10、进一步的，步骤(1)中促进析晶剂为na2sif6、caf2、alf3中的任意一种。

11、进一步的，步骤(2)中陶瓷基体粉末和聚乙烯醇溶液的比例关系为1g:(15-25)ml，其中聚乙烯醇溶液的质量分数为5-10％。

12、进一步的，步骤(2)中压制成型的压力为10-20mpa。

13、进一步的，步骤(3)中正硅酸乙酯、五水合硝酸锆、异丙醇、去离子水、盐酸的比例关系为(5-10)g:(0.5-2.5)g:(5-20)ml:(15-30)ml:(0.8-1.5)g。

14、进一步的，步骤(3)中盐酸的质量分数为36-38％。

15、进一步的，步骤(4)中浸渍提拉法的提拉速度为5-10cm/min。

16、本发明的有益的技术效果是：

17、本发明采用玻璃热塑成型原理得到微晶陶瓷基体，在热塑状态下，容易获得日常所用陶瓷制品的形状；首先通过在陶瓷基础成分中加入助溶剂、晶核剂及促进析晶剂等组分，并通过调节含量比，经研磨、成型和烧结得到微晶化日用陶瓷，接着采用溶胶凝胶法制备出硅锆溶胶，并通过浸渍提拉法在陶瓷表面涂覆不同厚度的涂膜，得到的微晶化陶瓷制品形状可控，耐腐蚀性能优异。

18、陶瓷基体中的低熔点组分随着na2co3等助溶剂的引入逐渐熔融形成高温液相，能充分覆盖晶粒表面和填充晶粒间孔隙，晶粒间的孔隙被液相填充，晶粒生长速度加快，晶粒间的孔隙缩小，使得陶瓷制品的致密化程度得到提高，在高浓度时所形成的液相可在陶瓷致密化之前封闭陶瓷表面的气孔，有效促进低熔点的陶瓷组分转化为高温稳定相，同时助溶剂中的阳离子作为外加金属阳离子，能有效降低液相粘度，保持液相网络结构并起到增强陶瓷析晶的作用；陶瓷的体积密度越大，表明陶瓷的烧结性能越好，致密化程度越高，其分子间距离相对较小，原子间的相互作用力也相对较强，具有较高的硬度和较好的热稳定性；此外助溶剂的加入使得陶瓷中低熔点组分熔融，样品表面被熔融液相均匀覆盖，使得陶瓷的吸水率降低，不容易渗水和开裂，韧性和耐久性得到提高。

19、日用陶瓷制品使用过程中接触的多为加热的食物，抗折强度差的制品在热冲击的作用下会导致产品的开裂或破损，制品的强度较低、盛装食物时可能出现破碎，造成对人体的伤害；cr2o3等晶核剂具有细化晶粒的作用，晶粒越小越均匀时，抗折强度越高，晶核剂在陶瓷制品中起到填隙的作用，是陶瓷的整体结构趋于紧密，晶核剂与陶瓷基体之间由于存在弹性模量和膨胀系数的差异，进而产生了局部应力场，当施加外界压力时，扩展裂纹遇到这种局部应力场时会发生偏转，从而减少了裂纹扩展的动力，提高了陶瓷制品的强度。

20、陶瓷在进行浸涂的过程中，硅锆溶胶粒子能进入陶瓷内部，并通过微孔的连续通道渗入到一定的深度，填满微孔的微裂纹，同时在后续的热处理过程中，硅锆凝胶化经热处理后，与陶瓷内部的硅氧键发生键合，使整个结构更加牢固，同时溶胶在陶瓷表面形成一层致密的涂层，使表面的断键和悬键得到修复，进而使得陶瓷制品的耐腐蚀性得到较大提升。

21、本发明通过控制微晶陶瓷基体的化学组成和特殊的热处理工艺，使陶瓷基体的微观结构形成微小晶体的陶瓷结构，并在形成微晶日用陶瓷的过程中保持不变形的性能，具有良好的强度和硬度，同时化学性质好，耐酸碱能力强，不易破裂，值得推广。