[发明专利]一种离子交换增强预应力玻化砖的制备方法及其陶瓷制品

说明书

本发明公开了一种离子交换增强预应力玻化砖的制备方法，将烧结完成处于随后冷却过程的玻化砖置于碱金属熔盐中进行保温处理，以实现材料表面的离子交换；保温处理结束后，取出玻化砖自然冷却至室温，水洗后即制得离子交换增强预应力玻化砖制品。此外还公开了利用上述离子交换增强预应力玻化砖的制备方法制得的陶瓷制品。本发明利用熔盐中半径较大的碱金属离子替换玻化砖表层半径较小的钠金属离子，由高温冷却到常温的过程中，在表面形成较强的压应力，从而形成强度高、可靠性好的预应力玻化砖陶瓷材料。本发明制备方法及应用生产简单易控、成本低，有助于推广应用，具有很高的实用价值和应用前景。

技术领域

本发明涉及建筑陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种增强预应力玻化砖的制备方法及其陶瓷制品。

背景技术

玻化砖具有表面光洁、易清洁保养、耐磨耐腐蚀、吸水率低、装饰效果好、用途广、用量大等特点，而被称之为“地砖之王”。随着陶瓷技术的日益发展，大规格的玻化砖已发展成为居室装饰的主流。但是，陶瓷制品的规格增大后会影响建筑陶瓷坯体的强度，从而给后续的生产(施釉、烧成等)带来一定的困难。因此，提高玻化砖的机械强度对于提升陶瓷材料的安全可靠性及耐久性具有重要意义。

对于传统陶瓷材料而言，目前主要是通过提高瓷坯的烧结致密度、细化晶粒，或者，引入增强相，即直接引入高强度第二相颗粒或晶须，来实现陶瓷强度的提高。但这些方法均受到施工设备、生产成本等因素的限制，很难在量大面广的建筑陶瓷领域进行大规模的推广应用。此外，现有的预应力增强方法难以满足玻化砖陶瓷材料的使用需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种离子交换增强预应力玻化砖的制备方法，用熔盐中半径较大的碱金属离子替换玻化砖表层半径较小的钠金属离子，以此增强玻化砖的抗折强度，从而有利于形成强度高、可靠性好的预应力玻化砖陶瓷材料。本发明的另一目的在于提供利用上述离子交换增强预应力玻化砖的制备方法制得的陶瓷制品。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种离子交换增强预应力玻化砖的制备方法，包括以下步骤：

(1)将玻化砖坯体进行烧结处理；

(2)将所述烧结完成处于随后冷却过程的玻化砖置于碱金属熔盐中进行保温处理，以实现材料表面的离子交换；

(3)所述保温处理结束后，取出玻化砖自然冷却至室温，水洗后即制得离子交换增强预应力玻化砖制品。

进一步地，本发明所述步骤(2)烧结完成处于随后冷却过程的玻化砖，冷却至350～500℃时置于同样温度的碱金属熔盐中保温1～10h。

上述方案中，本发明所述碱金属熔盐为KNO₃、RbNO₃、CsNO₃中的一种或其组合。

上述方案中，本发明所述玻化砖坯体按重量份数其原料组成为粘土10～40、瘠性原料0～30、助熔性原料20～55。具体地，所述粘土类原料采用高岭土、章村土、紫木节，瘠性原料采用石英、石英砂，助熔性原料采用钠长石；并可添加兼具瘠性原料和可塑性原料的大同砂石。所述玻化砖坯体其原料的化学组成为：SiO₂64～73wt％、Al₂O₃16～24wt％、Fe₂O₃0.5～1.5wt％、(MgO+CaO)0～3wt％、Na₂O 3～6wt％、K₂O 1～3wt％、I.L 2.5～7wt％。

进一步地，本发明所述步骤(1)中玻化砖坯体在1180～1220℃温度下进行烧结，烧成时间为1～4h，保温时间为0.5～1.5h。

本发明提供的利用上述离子交换增强预应力玻化砖的制备方法制得的陶瓷制品，其抗折强度＞85MPa，抗折强度的提高率≥50％。