[发明专利]一种高强高韧莫来石陶瓷薄板及其制备方法

说明书

本发明公开一种高强高韧莫来石陶瓷薄板及其制备方法。所述陶瓷薄板的原料组成包括莫来石粉55～70重量份、低温熔块15～30重量份和粘土10～20重量份；所述陶瓷薄板的物相组成包括：以质量百分比计，莫来石相50～65%和非晶玻璃相35～50%。所述高强高韧莫来石陶瓷薄板极大程度提高陶瓷薄板中莫来石相的含量，能够解决游离石英带来的微裂纹，从而避免或最小化陶瓷薄板在搬运、切割、铺贴过程中的破损，拓宽产品的应用领域。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种高强高韧莫来石陶瓷薄板及其制备方法。

背景技术

陶瓷薄板是由粘土和其他无机非金属材料经成型、高温烧成等工艺制备而成的板状陶瓷制品。陶瓷薄板的原料通常包含粘土、石英、长石等矿物，坯体经过高温烧成后形成以玻璃相、石英和莫来石为主要组成的致密体。其中，晶体含量对陶瓷板的强度有重要影响。莫来石的来源主要有从粘土的分级产物偏高岭石中生成的颗粒或鳞片状的一次莫来石、以及从熔体中析出的少量针状二次莫来石。其中，针状莫来石能够相互交织形成网络结构，起类似晶须补强玻璃的作用，有利于改善晶体与玻璃体的结合状态，从而提高陶瓷板的强度。游离石英的来源主要是原料中的石英。传统的陶瓷板中石英含量较高，莫来石含量较低，而且主要是一次莫来石，即使通过添加煅烧铝矾土或莫来石纤维，都难以大幅度提高陶瓷板的强度和韧性。

莫来石是以3Al₂O₃·2SiO₂结晶相为主要成分的耐火原料，具有良好的高温力学、高温热学性能。莫来石在自然界中的储量很少，但是用于人工合成莫来石的原料较为普通而且在自然界的种类有很多种。莫来石的合成方法可以分为固相合成反应和溶胶凝胶法、液态工艺(例如水热法)和气相合成工艺。按常用的固相和液相合成工艺来分，可以将合成的莫来石分为烧结莫来石和熔融莫来石。利用莫来石制备的高温结构材料大多数用于制作高温炉的前膛以及各种窑炉的内衬，此外还可应用于电子封装材料、光学材料和与其他材料通过复合制备出性能更好的复合材料。莫来石原料在建筑陶瓷上的应用主要是以莫来石晶须(纤维)的形式少量加入到坯体中以到达一定的增强作用，但是莫来石晶须的引入不会大幅度减少陶瓷中石英的含量，这使得目前的制备工艺不能从根本上解决游离石英带来的微裂纹问题，从而无法克服陶瓷薄板在生产和加工的过程中产生的破损。

发明内容

为克服上述缺点和不足，本发明的目的在于提供一种高强高韧莫来石陶瓷薄板及其制备方法，极大程度提高陶瓷薄板中莫来石相的含量，能够解决游离石英带来的微裂纹，从而避免或最小化陶瓷薄板在搬运、切割、铺贴过程中的破损，拓宽产品的应用领域。

第一方面，本发明提供一种高强高韧莫来石陶瓷薄板。所述陶瓷薄板的原料组成包括莫来石粉55～70重量份、低温熔块15～30重量份和粘土10～20重量份。现有的高强陶瓷薄板配方使用的原料含有大量石英，烧成后晶相以石英为主。而本发明的陶瓷薄板配方体系明显区别于常规的陶瓷薄板，其原料不含石英，烧成后晶相以莫来石为主，在增强陶瓷薄板强度的基础上，可以避免游离石英相变引起的微裂纹缺陷。

较佳地，所述陶瓷薄板的物相组成包括：以质量百分比计，莫来石相50～65％和非晶玻璃相35～50％。现有常规陶瓷薄板的物相组成包含非晶相、石英、莫来石等，而且该莫来石相多数是由高岭土等黏土和长石在烧成过程中生成的一次莫来石。更重要的是，由于该莫来石是由黏土和长石在反应过程中产生，所以陶瓷板烧成后的物相组成中莫来石相的含量在极大程度上受到限制，例如通常仅在20wt％以下。本发明通过在陶瓷薄板的原料组成中引入大量的莫来石粉，借助该莫来石粉和低温熔块的配合作用，即可形成以莫来石为单一晶相或者主晶相的物相组成。

本发明所述陶瓷薄板的莫来石相包括低温熔块在烧成过程中形成熔体使得部分莫来石粉熔融后作为二次莫来石相析出的针状莫来石、以及未被熔融的起到骨架和增强作用的莫来石粉。换句话说，熔块在烧成过程中形成熔体使得部分莫来石粉熔融后生成针状莫来石，而未被熔融的莫来石粉起到骨架和增强的作用，最后经高温烧成得到以单相莫来石或莫来石为主晶相的陶瓷薄板。