[发明专利]制造具备高抗热震性的陶瓷产品的方法

说明书

本发明涉及应用适量稀土氧化物做添加剂引入陶瓷、耐火材料制品坯体中以大幅度提高该类产品抗热震性能，延长其使用寿命，扩大使用范围为目的硅酸盐类项目和开拓稀土应用新领域的发明范畴。

抗热震性是陶瓷类、耐火材料制品系列的重要指标之一。大量的文献资料表明，以往国内外各生产厂家和研究单位都用选配原料和生产工艺来保证用途各异标准不同的各类产品抗热震性指标。例如在陶瓷领域专用镁质材料合成堇青石，铝质材料合成莫来石，人工合成碳化硅、氮化硅或者利用天然锂质材料锂辉石类〔12、13、14、15〕等这些热膨胀系数小的物料做为坯方中保证具备一定抗热震性指标的主要原料，生产相应热膨胀系数小的抗热震性优良的各种产品。在耐火材料方面除了也使用上述特定原料外还常苛求耐火材料的品级、纯度〔16〕来满足制品抗热震性、耐火度、抗折强度等主要指标的要求。大量的文献和资料还表明〔9、10、11〕陶瓷及耐火材料制品的微观结构制约着包括抗热震性在内的一系列物理、机械性能;长期以来中外学者投入不少力量从理论上探讨了该类制品的微观结构与其性能上的直接关系，遗憾的是都未能以有效的方式与实例来解决这一问题。

本发明着眼于陶瓷、耐火材料制品坯体微观结构的适度控制应用稀土氧化物（CeO₂，Nd₂O₃）优良的热传导性和细分散性与硅酸盐材料在高温区（大于1193℃）的复杂物理化学反应（能量释放效应）;在产品抗折强度允许的范围内形成一种“似超微孔结构”的坯体，减缓和降低热应力的集中和冲击从而达到大幅度提高该类产品抗热震性的目的。成为人工控制该类产品微观结构的第一实例。

经试验表明实施该技术后就以生产量最大用途最广的长石质和高石英质瓷[1]以部颁标准方法试验热稳定性提高至800-900～20℃水中一次不炸不裂;热稳定性成为老大难的骨灰瓷[2]超出部颁标准达到＞300℃-20℃不炸不裂;粘土质耐火砖、匣钵、耐火坩埚类达1100～20℃水冷平均30次。对于日用瓷范围的陶（砂煲类器皿）、炻器类抗热震性相应在原有基础上都有较大幅度提高。经试验证明该技术不但适应高硅配方系列更适合于高铝配方系列，实施该技术的日用陶瓷绝大多数达到在一切民用热源上炖煮或油炸食物的标准，性能上能满足并超过世界王牌日瓷生产厂家之一美国新泽西洲莱诺克斯公司生产的冰箱（-4℃，我们可达-16℃）-微波灶（含煤气灶）-餐桌-洗碟机餐用炻器产品[6]而且我们还能以该技术生产耐热的细瓷产品，以该技术生产的耐热器皿如炖锅或直热式咖啡壶类，其原料成本包括着釉工艺远远低于目前国际市场行销的微晶玻璃和堇青石类器皿，在耐火材料制品实施该技术普遍提出制品的抗热震性将大大提高冶炼效率及冶炼质量延长冶炼炉的炉役和炉龄。

据资料[3、4]我国是全球探明储量第一，盛产稀土的国家。据资料[3]1982年美国统计当年世界上每一百项发明中就有四项与烯土有关，说明稀土的推广是非常重要的。根据资料[5]我国的稀土配分（旨精矿）大体是La20%;Ce45%;Pr5%;Nd15%、Sm、Eu、Gd15%。由于目前世界各国对稀土的应用开拓还处在开始阶段，大量轻稀土造成积压特别是本发明中用到的氧化铈和氧化钕积压更多。以往，在硅酸盐领域应用稀土从数量和品种上都很少，在陶瓷方面只是镨黄、钕变色釉用来装饰，在耐火材料全无应用。本发明的推广带来轻稀土的大量应用，在硅酸盐领域中解决稀土配分与实际应用的矛盾。据资料[6]日本瑞浪市窑业技术指导所曾在82年列出了“利用稀土类的新陶瓷制品”B级课题，至今尚无见到有成果报导，此外在国内外公开的资料和注录中未见本发明涉及的工艺、方法、产品等有关报导。据文献〔7〕特种陶瓷项目中列有氧化铈陶瓷。但其描述是一种以氧化铈为主要成份（坯体含量高达30%）的陶瓷而且“抗热震性差、对气氛敏感性强，从而限制了它的使用”所以不在此例。

本发明的目的在于提高陶瓷、耐火材料制品的抗热震性能;生产各种各样的耐热瓷及具备特殊抗热震性的各类陶瓷产品适用于多种用途扩大使用范围;延长耐火制品的使用寿命，提高冶炼效率;并开拓应用大批积压的轻稀土和我国北方煤系地层盛产的劣质耐火材料-煤矸石。

现将本发明涉及提高陶瓷、耐火材料产品系列抗热震性能的具体实施方法分述如下：