[发明专利]大型实心石英陶瓷材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种大型实心石英陶瓷材料的制备方法，属于石英陶瓷制品技术领域。所述的制备方法，包括以下步骤：制备混合料：称取质量百分数如下的物质：石英粗颗粒15‑35％、石英细颗粒20‑40％、结合剂0.99‑5.66％、石英细粉15‑30％、石英微粉8‑20％和球形石英微粉8‑15％，混炼均匀后形成混合料；等静压成型：将步骤1中混合料装入橡胶模具后抽真空，在等静压80‑150MPa下压制成型，形成坯体；烧成工艺：将步骤2中坯体按烧成制度进行烧结，停火后随炉降温至室温。本发明所提供的制备方法科学合理，简单易行，制得的石英陶瓷材料显微结构均匀性好，具有气孔率低、体积密度高和常温耐压强度高的特点。

技术领域

本发明涉及一种大型实心石英陶瓷材料的制备方法，属于石英陶瓷制品技术领域。

背景技术

石英玻璃陶瓷简称石英陶瓷，由于其热膨胀系数小，仅为0.54×10^-6/℃，使得它具有非常优良的耐急冷急热性；石英陶瓷的热传导率特别低，其热传导率仅为2.1W/m.K，因此是一种理想的隔热材料；石英陶瓷具有优良的化学稳定性，与各种金属熔体几乎不发生作用，对各种玻璃熔渣也有非常好的耐侵蚀性。因此，以石英玻璃为原料做成的闸板砖、盖板砖、胸墙砖和陶瓷质坩埚，在浮法玻璃窑炉、稀有金属、特种玻璃和多晶硅等材料的熔炼中得到广泛应用。随着熔融石英陶瓷应用范围不断扩大，注浆成型、注凝成型和凝胶注模成型等制备熔融石英陶瓷的成型方法发展较快，但这几种成型工艺制备的制品都普遍存在着显微结构均匀性较差，脱水困难导致产品生产周期长，制造大型实心石英陶瓷坯体效率低、坯体容易烧成开裂等缺点，难以适应大批量工业化生产大型实心石英陶瓷材料的需要。

冷等静压成型技术是目前成型高性能和高可靠性陶瓷较理想的方法。但由于熔融石英陶瓷料为玻璃料，刚性大，可压缩性低。现有技术公开的等静压成型熔融石英陶瓷的技术，包括将一定量的熔融石英粉料烘干，再加入一定量的PVA溶液破碎后过筛，用150-30目之间的粉料颗粒料，在小天线罩橡胶模具内用110MPa等静压压制成型，实验确定最佳烧成温度为1250℃(见《硅酸盐通报》(ISSN1001-1625)2007年4月第26卷第2期《等静压成型熔融石英陶瓷的研究》)。

申请号为200610070310.6的中国专利，公开了等静压成型制备石英陶瓷的方法：具有包括将熔融石英加入分散剂、粘结剂、成孔剂、增塑剂制成料浆，熔融石英颗粒粒径控制在150目筛到325目筛的质量为熔融石英总质量的0-60％，激光粒度仪测d90＜60μm，用喷雾造粒制得80-250目的颗粒料用于等静压成型，成型压力控制在20-300MPa，制备石英陶瓷天线罩和石英陶瓷闸板砖等产品，解决了全粉料注凝成型和凝胶注模成型显微结构均匀性较差，脱水困难导致产品生产周期长等问题。但对于含有玻璃态粗颗粒料的石英陶瓷材料，玻璃态熔融石英颗粒易割破橡胶模具造成成型困难；且对于大型实心石英陶瓷材料，按现有技术进行充分烧结，需要延长烧成保温时间，延长保温时间会导致方石英化，影响熔融石英材料的使用性能。经检索，未发现大型实心石英陶瓷材料的制备方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种大型实心石英陶瓷材料的制备方法，科学合理，简单易行，制得的石英陶瓷材料方石英转化率低、显微结构均匀性好，具有气孔率低、体积密度高和常温耐压强度高的特点。

本发明所述的大型实心石英陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

1)制备混合料：称取质量百分数如下的物质：石英粗颗粒15-35％，石英细颗粒20-40％，结合剂0.99-5.66％，石英细粉15-30％，石英微粉8-20％和球形石英微粉8-15％，混炼均匀后，形成混合料；

2)等静压成型：将步骤1中混合料装入橡胶模具后抽真空，在等静压80-150MPa下压制成型，形成坯体；

3)烧成工艺：将步骤2中坯体进行烧结，烧成制度如下：

停火后随炉降温至室温。