[发明专利]一种石英陶瓷材料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机非金属材料，特别涉及一种石英陶瓷材料、及其应用。

背景技术

熔融石英，或称熔融石英玻璃(分子式SiO₂)，是玻璃材料。石英陶瓷，或称熔融石英陶瓷，或称熔融石英玻璃陶瓷(分子式·SiO₂)，为陶瓷材料。两者均为性能优越的无机非金属材料，其中，石英陶瓷不但具有熔融石英玻璃的许多优良性质，如热膨胀系数小、热稳定性好、电绝缘性好、耐化学侵蚀性好，还具备熔融石英所缺乏的性质，如熔融石英玻璃由于其热导率高，很快完全熔融，从而失透（析晶）报废。而石英陶瓷由于导热性差，在使用过程中即使表面发生析晶，其内部析晶也很缓慢，整体强度仍然不低，晶化后仍可使用。

因此，石英陶瓷产品具有广泛的市场前景。但由于陶瓷本身的成型工艺的限制，在成型结构复杂产品时很容易产生开裂、变形，制成率、合格率极低。无形中增加了生产成本造成了浪费。且毛坯经过烧制成型后，通常都须要进行机械加工，才能够达到使用的精度要求。结构复杂的制品在机械加工时受到非常大的局限，因此在某些特定领域使用时受到很大的限制。

在精密铸造中，目前普遍采用型砂来制造壳型或型芯，因型砂的质量不好而造成的铸件废品约占铸件总废品的30～50%。虽然石英玻璃具有良好的强度和热稳定性，但由于本身的结构限制，烧结出的产品透气性和强度上均由一定的欠缺，因为无法将石英玻璃产品完美的应用于铸造壳型或型芯上。

经检索有关文献，目前还未检索到有关石英陶瓷制成颗粒材料及其应用的相关报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种石英陶瓷材料，具有高湿强度，高烧结强度，高抗热震性，高化学稳定性、高透气性以及低的热导率，同时流动性好，能够方便制作成形状复杂的产品，还提供一种该石英陶瓷材料的应用。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种石英陶瓷材料，其创新点在于：所述的石英陶瓷材料为石英陶瓷颗粒，该石英陶瓷颗粒的SiO₂含量在 99.00% (wt) 以上；所述石英陶瓷颗粒的粒径D50在1~500um。

进一步的，所述石英陶瓷颗粒材料的结晶程度以方石英含量计算为0.01 – 15.00%（质量）。

进一步的，所述的石英陶瓷颗粒的显微结构为：玻璃相85.00% - 99.99%（质量），结晶相0.01-15.00%（质量），剩余为气孔。

进一步的，所述石英陶瓷颗粒的显气孔率1% - 15% (体积)。

将石英陶瓷材料作为铸造用耐火型壳或型芯材料的应用。

将石英陶瓷材料在耐火涂料中的应用。

将石英陶瓷材料喷涂在金属件结构件表面作为耐磨、耐蚀、耐高温氧化以及良好电绝缘性能涂层的应用。

本发明的优点在于： 本发明的石英陶瓷颗粒材料是采用石英陶瓷制成的颗粒材料，与之前铸造行业中所用的粘土砂、水玻璃砂、树脂自硬砂相比，其具有良好的圆度，良好的流动性，可塑型，制作为各种形状的产品，把石英陶瓷颗粒材料混合纯净水，塑型以后，在高温条件下使用时，石英陶瓷颗粒材料热膨胀率极低，直接得到最终尺寸产品，而不需要机械加工最终成型；同时，相较石英玻璃粉体，石英陶瓷颗粒具有石英玻璃所没有的优点，是陶瓷结构，包括玻璃相，结晶相，闭口气孔，开口气孔，热导率极低，而在1720°C直接熔融，没有软化过程，拥有良好的烧结强度和抗热震性等特性，而显气孔率1% - 15% (体积)，使其具有良好的透气性。石英陶瓷颗粒作为精密铸造工业使用的型壳和型芯，能够提高制造产品的精度，非常有利于复杂形状铸件的充型。同时，石英陶瓷颗粒能够与硅溶胶混合制作耐火涂料，颗粒粒度分布广泛，流动性高，利于涂料流淌、滴落，防止出现流挂、针孔等缺陷。本发明中的石英陶瓷粉体材料还能够广泛应用于半导体行业、光伏行业、玻璃行业、陶瓷行业和钢铁行业中。

此外，本发明中的石英陶瓷粉料采用高纯石英陶瓷为基础原料，主要经过预破碎，破碎，预筛分，研磨，整型，筛分，包装等工序后制得。其中，在每一工艺环节均严格检测控制质量。该工艺中相比传统工艺增加了粉体整型工序，保证了石英陶瓷颗粒的圆度，这一工序极大改善粉体的颗粒形貌，确保其具有良好的流动性。

附图说明

图1 为石英陶瓷砂粒形图。

图2为熔融石英砂粒形图。

具体实施方式