[发明专利]一种梯度涂层预应力增强建筑陶瓷制品及其制备方法

说明书

本发明公开了一种梯度涂层预应力增强建筑陶瓷制品，由建筑陶瓷坯体、以及涂覆于坯体表面的涂层构成；所述涂层至少为二层，由坯体底部至表面的各涂层其热膨胀系数递减、弹性模量递增而形成梯度涂层。此外，还公开了上述梯度涂层预应力增强建筑陶瓷制品的制备方法。本发明通过在建筑陶瓷坯体表面，采用表层匹配法、通过叠加的方式形成热膨胀系数递减、弹性模量递增的梯度涂层，为建筑陶瓷坯体提供预应力，从而显著提高了建筑陶瓷的强度。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种梯度涂层预应力增强建筑陶瓷制品及其制备方法。

背景技术

随着人们生活水平及审美水平的提高，建筑陶瓷的尺寸规格越来越大，对其使用周期及弯曲强度要求也越来越高。此外，建筑陶瓷产业本身属于高污染、高耗能、高资源消耗的“三高产业”，不仅消耗大量的自然资源和能源，严重阻碍了我国陶瓷行业的可持续发展，同时对人类生活居住环境产生严重的污染和破坏，影响到人们的正常工作和生活，与我国生态文明建设和生态环境保护的发展理念存在矛盾。如果能有效提高建筑陶瓷的强度，必然会降低单位产品的能耗及资源(建筑陶瓷减薄化)，从而大幅度节约建筑陶瓷原材料和能源消耗，提升资源利用率。因此，如何提高陶瓷强度来应对上述产业的共性需求及遵循节能降耗的国家战略，是近些年建筑陶瓷行业的重点发展方向。

预应力增强设计是指预先在材料或构件中引入压应力以便抵消外加的拉应力载荷，从而增加了基体受张力而开裂的应变量，达到提高材料断裂强度、可靠性及耐久性的目的。预应力增强设计被广泛用于混凝土结构及钢化玻璃(预应力玻璃)领域，由于陶瓷材料的复杂性，如何实现预应力陶瓷产品的增强，是目前急需研究的课题，同时对建筑陶瓷材料产业节约资源和能源等各方面显示了巨大的、诱人的前景。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种梯度涂层预应力增强建筑陶瓷制品，通过在建筑陶瓷坯体表面，采用表层匹配法、通过叠加的方式形成热膨胀系数递减、弹性模量递增的梯度涂层，为建筑陶瓷坯体提供预应力，从而显著提高建筑陶瓷的强度。本发明的另一目的在于提供上述梯度涂层预应力增强建筑陶瓷制品的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种梯度涂层预应力增强建筑陶瓷制品，由建筑陶瓷坯体、以及涂覆于坯体表面的涂层构成；所述涂层至少为二层，由坯体底部至表面的各涂层其热膨胀系数递减、弹性模量递增而形成梯度涂层。

本发明采用表层匹配法，通过叠加的方式形成具有梯度热膨胀系数和弹性模量的梯度涂层(坯体的热膨胀系数＞底部涂层的热膨胀系数＞n层涂层的热膨胀系数＞表面涂层的热膨胀系数；坯体的弹性模量＜底部涂层的弹性模量＜n层涂层的弹性模量＜表面涂层的弹性模量)，为坯体提供梯度预应力，从而实现坯体抗折强度的显著提高。

本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的上述梯度涂层预应力增强建筑陶瓷制品的制备方法，包括以下步骤：

(1)分别制备各涂层的浆料

所述各涂层的浆料，均由各自的基料和粘结剂溶液组成，按照重量比基料∶粘结剂溶液＝1∶1.0～1.6；将所述基料的各组成进行配料，加入所述粘结剂溶液作为球磨介质进行球磨混合，过筛后，即制得浆料；

(2)在建筑陶瓷坯体的表面施加作为底部涂层的浆料，在室温下阴干后形成具有大的热膨胀系数、小弹性模量的涂层，然后重复同样的方法，继续施加其他层的浆料而形成由坯体底部至表面热膨胀系数递减、弹性模量递增的梯度涂层，得到具有梯度涂层的陶瓷坯体；

(3)将所述具有梯度涂层的陶瓷坯体进行烧结处理，自然冷却至室温，即制得共烧结的预应力增强建筑陶瓷制品。

进一步地，本发明所述梯度涂层采用二层叠加，即由底部涂层和面部涂层构成。