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锂质膨润土基陶瓷涂料的研制

日期:2016年4月8日 14:25
在陶瓷生产过程中,陶瓷表面质量是决定陶。
 
  瓷制品是否合格的因素之一,目前采用匣钵烧成的陶瓷厂,由于匣钵容易产生开裂,其落渣污染陶瓷制品表面而造成产品不合格,为解决这一问,一般都在匣钵底面涂上一层匣钵涂料即陶瓷涂料,以防止落渣现象。目前国内使用的陶瓷涂料,虽然涂刷后有一定的效果,但使用寿命短,所用的原料价格昂贵,使得生产成本高。
 
  本研究旨在用锂质膨润土作助剂,研制一种性能好,能提篼匣钵使用性能,防止产生落渣现象,且成本较低的耐高温陶瓷材料。
 
  1锂质膨润土基陶瓷涂料制备机理膨润土是以蒙脱石为主要成份的铝硅酸盐矿物,其单位晶胞是由二层Si-0四面体中夹一层AI-(0,0H)八面体组成,呈平行迭置。八面体中的Al3+和四面体中的Si4+被其他阳离子置换形成蒙脱石化学变种,如锂蒙脱石、锌蒙脱石等。这种异价离子置换产生的负电荷具有吸附阳离子和阴离子的能力,它们的含量增加,晶层间距(D001面)加大,其表现为膨胀倍数增加。篼膨胀性的膨润土可以形成较久的乳浊液或悬浮体,膨润土用作悬浮剂正是利用它的这种性质。膨润土溶液中,当阴离子活性较高时,将会改变蒙脱石矿物结构生成新的化合物,对阳离子交换产生积极的影响。鉴于此,本研究利用锂盐与草酸反应生成草酸锂,以提高溶液中阴离子的活性,促进膨润土中阳离子与li-+的交换。反应方程式如下:2实验方法耐火骨料:锆英粉,铝矾土,工业氧化铝;悬浮剂:钙基,钠基,锂质膨润土;无机粘结剂:锂盐(化学纯);有机酸(化学纯);助剂等。
 
  先将锂盐加入一定量的有机酸加水制成活化液,然后加入钥基膨润土,经加热搅拌便得到锂质膨润土裔,再经干燥、粉碎即得到锂质膨润土。
 
  表1陶瓷涂料的配方设计单位:S水平铝矾土锂质膨润土粘结剂水锂质膨润土的性能用胶质价和膨胀倍数两个指标来评价。
 
  2.3锂质膨润土基陶瓷涂料的制备锂质膨润土基陶瓷涂料,即锂质膨润土铝矾土基陶瓷涂料其工艺过程为:将预先制好的锂质膨润土制成凝胶,然后加入定量的水和粘结剂,球磨20分钟后加入耐火骨料和助剂,继续球磨30分钟,即制得锂质膨润土陶瓷材料。
 
  根据初步探索试验,选铝矾土、锂质膨润土、粘结剂、水四个因素取三个水平,采用Lg(34)正交表安排试验,试验结果用综合评分的方法来确定最佳组合,其配方设计见表1,试验方案见表2.表2陶瓷涂料正交试验及实验结果试验方案试验结果(评分)脞亏篼温性能悬浮性能涂刷性能2.4陶瓷涂料与涂装性能的测试方法由于国内尚无陶瓷涂料及其涂装性能测试的国家标准或行业标准,故参照中规定的铸型涂料测试方法,并结合陶瓷涂料本身的特点,暂拟定篼温性能,悬浮性能,涂刷性能作为陶瓷涂料质量的主要控制指标(见表2)。
 
  3试验结果分析3.1锂质膨润土基陶瓷涂料试验结果及配方确定陶瓷涂料试验结果正交分析见表3.表3陶瓷涂料正交分析单位:评分系数高温性能悬浮性能涂刷性能注:k表示该因素该水平评分之和;m表示该因素k的水平平均值,R表示极差。
 
  根据正交试验结果,以陶瓷涂料性能为纵座标,因素、水平为横座标,分别对涂料的高温性能、悬浮性能、涂刷性能与水平、因素的关系作图,见图涂料的离温性能与因素、水平的关系从表3的极差分析和图中可以发现,就高温性能来说,影响最大的是B因素,其次是C因素,其最佳组合为AiBQD,从悬浮性能考虑,影响最涂料的愚浮性能与因素、水平的关系大的是B因素,其次是A因素,其最佳组合是ABQDz;而涂刷性能影响最大的是D,其次是B因素,最优酵合为。显然,锂质膨润土对涂料的质影响最大。这说明锂质膨润土颗粒在7C溶液中分散性好,不仅能使涂料中的耐火骨料均匀分布于其中,而且也由于Li1+半径较Ca2+半D敏翁3000年第2第Ml魅基省涂料的涂涮性能与因素、水平的关系径小,使涂料的涂刷性能较钙基膨润土佳,这种涂层表面经过高温烧结,形成光洁、平整的表面,以致可以改善匣钵的高温性能。
 
  综合考虑上述三个指标,选最优组合为A,BQDz,进行重复试验,其配方见表4.表4陶瓷涂料配方单位铝矾土锂质膨润土粘结剂助剂水合计为了全面考核陶瓷涂料的性能,参照中铸型涂料质量的有关测试方法,拟定(表5)指标作为陶瓷涂料质量的评价标准,并以同样的方法制得的锆英粉类涂料及一般铝硅酸盐类陶瓷涂料进行对比。
 
  表5陶瓷涂料与锆英粉等涂料的性能比较检测项目测试方法三种涂料性能指标本涂料锆英粉类涂料一般铝硅酸盐涂料外观目测浅黄色粘稠灰白色稠液体灰白色粘稠液体涂料pH值pH试纸涂料比重质童一体积法含固量105弋恒温2h涂料外观目测平整、光洁、无裂纹、淡黄色平整、光洁、无裂纹、白色平整、无裂纹、白色随着力样品破碎至2mm与基体结合紧密硬度铅笔硬度耐水性20水中浸泡120h无异常耐酸性10%盐酸溶液中浸泡120h无异常耐碱性10%NaOH溶液中浸泡120h无异常篼温性能完好无损料浆粘度涂4杯/室温25贮放稳定性静置24h少量分层少童分层分层涂层厚度游标卡尺使用温度隧道窑使用次数隧道窑最多10次为了检验锂质膨润土基陶瓷涂料的应用效果,试验在某陶瓷厂隧道窑上进行,将制好的本涂料涂刷在该厂所用060.5cm匣钵底面(20个),装入制品后,分别装在窑车上、中、下三个部位,烧成温度为1400,烧成周期28小时,每次出窑后取出进行观察,并以涂刷该厂所用的其他铝硅酸盐类涂料的匣钵进行对比。试验表现,锂质膨润土基陶瓷涂料性能优良,经使用15次后匣钵底面仍非常光洁、平整,无开裂现象,而且还可以继续使用,不必重新刷涂料,而其他铝硅盐涂料使用几次后,匣钵底面已看不到涂料层,底面露出,必须重新涂刷,方能继续使用。说明本涂料的使用性能的确优于其他铝硅酸盐涂料。
 
  4结论4.1锂质膨润土基陶瓷涂料,使用原材料品种少,性能优良,制造工艺简单。
 
  4.2锂质膨润土基陶瓷涂料使用铝矶土作为耐火骨料,其价格远比锆英粉、工业氧化铝低,且涂料涂刷后使用次数高,其经济前景可观。

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