一种高热震长寿命匣钵及制备方法
技术领域
本发明属于匣钵制备技术领域，尤其涉及一种高热震长寿命匣钵及制备方法。
背景技术
匣钵是窑具之一。在烧制陶瓷器过程中，为防止气体及有害物质对坯体、釉面的破坏及污损，将陶瓷器和坯体放置在耐火材料制成的容器中焙烧，这种容器即称匣钵，亦称匣子，使用匣钵烧制陶瓷器，不仅可提高装烧量、制品不致粘结、提高成品率，而且匣钵还具有一定的导热性和热稳定性，可保证陶瓷质量。匣钵的形状，依器物形状而异，匣钵，是用耐火泥料制成的各种规格的圆钵，经高温焙烧而成。各种瓷坯，均须先装入匣钵，然后才装进窑炉焙烧。
现有的制备方法所制备出来的匣钵，耐火度和耐高温能力较弱，容易变形甚至开裂，抗热震效果不好，寿命较短。
发明内容
本发明提供一种高热震长寿命匣钵及制备方法，旨在解决上述存在的耐火度和耐高温能力较弱，容易变形甚至开裂，抗热震效果不好，寿命较短的问题。
本发明是这样实现的，本发明提供如下技术方案：一种高热震长寿命匣钵，其中所使用的材料包括以下重量份数的原料：碳化硅100-140份、莫来石52-60份、尖晶石28份、石墨9份、氧化锆26份、钢纤维11份、氧化镁8份、氧化钙4份、铝合金5份。
在一个优选地实施方式中，其中所使用的材料包括以下重量份数的原料：碳化硅110-130份、莫来石54-58份、尖晶石28份、石墨9份、氧化锆26份、钢纤维11份、氧化镁8份、氧化钙4份、铝合金5份。
在一个优选地实施方式中，其中所使用的材料包括以下重量份数的原料：碳化硅120份、莫来石56份、尖晶石28份、石墨9份、氧化锆26份、钢纤维11份、氧化镁8份、氧化钙4份、铝合金5份。
一种高热震长寿命匣钵的制备方法，加工步骤如下：
步骤一、原料准备，以碳化硅和莫来石为基础原料，以尖晶石、石墨、氧化锆、钢纤维、氧化镁、氧化钙、铝合金为辅助材料；
步骤二、原料预烧，将步骤一中原料分别进行预烧，预烧温度为90℃，预烧时间为2h；
步骤三、原料破碎，将步骤二中的原料预烧后的原料分别放入破碎机中进行破碎处理；
步骤四、湿法球磨，将步骤三中破碎后的原料分别用球磨机进行湿法球磨，球磨过程中温度控制在2-6℃，在球磨的过程中加入成型剂与粉末物料一起研磨，原料球磨后按照以下粒径范围进行筛分，碳化硅50-90目、莫来石30-70目、尖晶石20目、石墨10目、氧化锆30目、钢纤维10目、氧化镁30目、氧化钙40目、铝合金10目；
步骤五、原料配比，将步骤四中球磨筛分后的原料按照如下重量配方比例，碳化硅100-140份、莫来石52-60份、尖晶石28份、石墨9份、氧化锆26份、钢纤维11份、氧化镁8份、氧化钙4份、铝合金5份；
步骤六、原料混合，将步骤五中配比好的所有原料用搅拌装置混合在一起，加入结合剂，充分搅拌均匀，搅拌时间为20-24h，得到制作匣钵的混合物原材料；
步骤七、匣钵模具塑形，将步骤六制作好的匣钵混合物原材料注入匣钵模具中进行塑形，用压力机进行压制，在50-90Mpa的压力下压制成型，温度控制在80-88℃，成型之后继续保温150分钟，脱模后再自然冷却，得到匣钵坯体；
步骤八、干燥，将步骤七中得到的匣钵坯体放入高温炉中进行干燥，温度控制在80℃，干燥时间为8小时；
步骤九、烧成，将步骤八中干燥好的匣钵坯体放入高温炉中进行高温烧成，温度控制在1200-1280℃，烧成时间控制在20-24小时；
步骤十、后期处理，将步骤九中烧成好的匣钵进行表面处理，在匣钵的外壁切割多条均匀排列的膨胀缝，然后在膨胀缝中塞入陶瓷棉。
在一个优选地实施方式中，所述步骤四中成型剂为PEG或石蜡的一种。
在一个优选地实施方式中，所述步骤六中结合剂为石灰乳。
在一个优选地实施方式中，所述步骤七在模具塑形之前在模具内壁喷涂有脱模剂，所述脱模剂为硅氧烷化合物、硅油、硅树脂甲基支链硅油、甲基硅油、乳化甲基硅油、含氢甲基硅油、硅脂、硅树脂、硅橡胶、硅橡胶甲苯溶液中的一种或几种。
在一个优选地实施方式中，所述步骤四中球磨机的类型为圆锥球磨机。
在一个优选地实施方式中，所述步骤六中搅拌混合的过程中加入纯净水。
在一个优选地实施方式中，所述步骤十中将匣钵处理完成后需要在匣钵外表面喷涂一侧耐高温涂料，所述耐高温涂料为碳纤维涂层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过将所有原料的粒径大小设置不同，可以使得原料混合再塑形后的匣钵密度更加均匀，可以使得匣钵坯体致密，机械强度高、高温结构强度大，抗渣性好，适用范围不断在扩大，通过使用碳化硅和莫来石为基础原料，可以使得制备出来的匣钵耐火度和高温荷重软化点都高，导热性好，有很高的热稳定性，使用寿命长，在高温下不变形、不开裂，在高温中收缩性很小，以保证高温下产品的稳固性，导热性能好，有一定的气体渗透性，以保证高温下的热量和气氛迅速传到产品上；
2、通过在原料中加入线膨胀系数低的尖晶石，加入热导率高而线膨胀系数和弹性模量低的石墨，利用氧化锆的相变增韧，利用钢纤维增强，可以使波提的热稳定性(抗热震性)更好，以保证匣钵在反复急冷急热的温度变化下不破裂，有较长的使用寿命，通过加入成型剂与粉末物料一起研磨，这种有机物质的溶液或细粉状极易被粉末的表面吸收形成一层超薄的表面层，对球磨过程的氧化起阻隔作用，防止对匣钵的综合性能会起负面影响。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
本发明提供了一种高热震长寿命匣钵：
其中所使用的材料包括以下重量份数的原料：碳化硅100份、莫来石52份、尖晶石28份、石墨9份、氧化锆26份、钢纤维11份、氧化镁8份、氧化钙4份、铝合金5份。
一种高热震长寿命匣钵的制备方法，加工步骤如下：
步骤一、原料准备，以碳化硅和莫来石为基础原料，以尖晶石、石墨、氧化锆、钢纤维、氧化镁、氧化钙、铝合金为辅助材料；
步骤二、原料预烧，将步骤一中原料分别进行预烧，预烧温度为90℃，预烧时间为2h；
步骤三、原料破碎，将步骤二中的原料预烧后的原料分别放入破碎机中进行破碎处理；
步骤四、湿法球磨，将步骤三中破碎后的原料分别用球磨机进行湿法球磨，球磨过程中温度控制在2℃，在球磨的过程中加入成型剂与粉末物料一起研磨，原料球磨后按照以下粒径范围进行筛分，碳化硅50目、莫来石30目、尖晶石20目、石墨10目、氧化锆30目、钢纤维10目、氧化镁30目、氧化钙40目、铝合金10目，成型剂为PEG或石蜡的一种，球磨机的类型为圆锥球磨机；
步骤五、原料配比，将步骤四中球磨筛分后的原料按照如下重量配方比例，碳化硅100份、莫来石52份、尖晶石28份、石墨9份、氧化锆26份、钢纤维11份、氧化镁8份、氧化钙4份、铝合金5份；
步骤六、原料混合，将步骤五中配比好的所有原料用搅拌装置混合在一起，加入结合剂，充分搅拌均匀，搅拌时间为20h，得到制作匣钵的混合物原材料，结合剂为石灰乳，搅拌混合的过程中加入纯净水；
步骤七、匣钵模具塑形，将步骤六制作好的匣钵混合物原材料注入匣钵模具中进行塑形，用压力机进行压制，在50Mpa的压力下压制成型，温度控制在80℃，成型之后继续保温150分钟，脱模后再自然冷却，得到匣钵坯体，模具塑形之前在模具内壁喷涂有脱模剂，所述脱模剂为硅氧烷化合物、硅油、硅树脂甲基支链硅油、甲基硅油、乳化甲基硅油、含氢甲基硅油、硅脂、硅树脂、硅橡胶、硅橡胶甲苯溶液中的一种或几种；
步骤八、干燥，将步骤七中得到的匣钵坯体放入高温炉中进行干燥，温度控制在80℃，干燥时间为8小时；
步骤九、烧成，将步骤八中干燥好的匣钵坯体放入高温炉中进行高温烧成，温度控制在1200℃，烧成时间控制在20小时；
步骤十、后期处理，将步骤九中烧成好的匣钵进行表面处理，在匣钵的外壁切割多条均匀排列的膨胀缝，然后在膨胀缝中塞入陶瓷棉，匣钵处理完成后需要在匣钵外表面喷涂一侧耐高温涂料，耐高温涂料为碳纤维涂层。
实施例2：
本发明提供了一种高热震长寿命匣钵：
其中所使用的材料包括以下重量份数的原料：碳化硅110份、莫来石54份、尖晶石28份、石墨9份、氧化锆26份、钢纤维11份、氧化镁8份、氧化钙4份、铝合金5份。
一种高热震长寿命匣钵的制备方法，加工步骤如下：
步骤一、原料准备，以碳化硅和莫来石为基础原料，以尖晶石、石墨、氧化锆、钢纤维、氧化镁、氧化钙、铝合金为辅助材料；
步骤二、原料预烧，将步骤一中原料分别进行预烧，预烧温度为90℃，预烧时间为2h；
步骤三、原料破碎，将步骤二中的原料预烧后的原料分别放入破碎机中进行破碎处理；
步骤四、湿法球磨，将步骤三中破碎后的原料分别用球磨机进行湿法球磨，球磨过程中温度控制在3℃，在球磨的过程中加入成型剂与粉末物料一起研磨，原料球磨后按照以下粒径范围进行筛分，碳化硅60目、莫来石40目、尖晶石20目、石墨10目、氧化锆30目、钢纤维10目、氧化镁30目、氧化钙40目、铝合金10目，成型剂为PEG或石蜡的一种，球磨机的类型为圆锥球磨机；
步骤五、原料配比，将步骤四中球磨筛分后的原料按照如下重量配方比例，碳化硅110份、莫来石54份、尖晶石28份、石墨9份、氧化锆26份、钢纤维11份、氧化镁8份、氧化钙4份、铝合金5份；
步骤六、原料混合，将步骤五中配比好的所有原料用搅拌装置混合在一起，加入结合剂，充分搅拌均匀，搅拌时间为20h，得到制作匣钵的混合物原材料，结合剂为石灰乳，搅拌混合的过程中加入纯净水；
步骤七、匣钵模具塑形，将步骤六制作好的匣钵混合物原材料注入匣钵模具中进行塑形，用压力机进行压制，在50Mpa的压力下压制成型，温度控制在80℃，成型之后继续保温150分钟，脱模后再自然冷却，得到匣钵坯体，模具塑形之前在模具内壁喷涂有脱模剂，所述脱模剂为硅氧烷化合物、硅油、硅树脂甲基支链硅油、甲基硅油、乳化甲基硅油、含氢甲基硅油、硅脂、硅树脂、硅橡胶、硅橡胶甲苯溶液中的一种或几种；
步骤八、干燥，将步骤七中得到的匣钵坯体放入高温炉中进行干燥，温度控制在80℃，干燥时间为8小时；
步骤九、烧成，将步骤八中干燥好的匣钵坯体放入高温炉中进行高温烧成，温度控制在1200℃，烧成时间控制在20小时；
步骤十、后期处理，将步骤九中烧成好的匣钵进行表面处理，在匣钵的外壁切割多条均匀排列的膨胀缝，然后在膨胀缝中塞入陶瓷棉，匣钵处理完成后需要在匣钵外表面喷涂一侧耐高温涂料，耐高温涂料为碳纤维涂层。
实施例3：
本发明提供了一种高热震长寿命匣钵：
其中所使用的材料包括以下重量份数的原料：碳化硅120份、莫来石56份、尖晶石28份、石墨9份、氧化锆26份、钢纤维11份、氧化镁8份、氧化钙4份、铝合金5份。
一种高热震长寿命匣钵的制备方法，加工步骤如下：
步骤一、原料准备，以碳化硅和莫来石为基础原料，以尖晶石、石墨、氧化锆、钢纤维、氧化镁、氧化钙、铝合金为辅助材料；
步骤二、原料预烧，将步骤一中原料分别进行预烧，预烧温度为90℃，预烧时间为2h；
步骤三、原料破碎，将步骤二中的原料预烧后的原料分别放入破碎机中进行破碎处理；
步骤四、湿法球磨，将步骤三中破碎后的原料分别用球磨机进行湿法球磨，球磨过程中温度控制在2℃，在球磨的过程中加入成型剂与粉末物料一起研磨，原料球磨后按照以下粒径范围进行筛分，碳化硅70目、莫来石50目、尖晶石20目、石墨10目、氧化锆30目、钢纤维10目、氧化镁30目、氧化钙40目、铝合金10目，成型剂为PEG或石蜡的一种，球磨机的类型为圆锥球磨机；
步骤五、原料配比，将步骤四中球磨筛分后的原料按照如下重量配方比例，碳化硅130份、莫来石56份、尖晶石28份、石墨9份、氧化锆26份、钢纤维11份、氧化镁8份、氧化钙4份、铝合金5份；
步骤六、原料混合，将步骤五中配比好的所有原料用搅拌装置混合在一起，加入结合剂，充分搅拌均匀，搅拌时间为20h，得到制作匣钵的混合物原材料，结合剂为石灰乳，搅拌混合的过程中加入纯净水；
步骤七、匣钵模具塑形，将步骤六制作好的匣钵混合物原材料注入匣钵模具中进行塑形，用压力机进行压制，在70Mpa的压力下压制成型，温度控制在80℃，成型之后继续保温150分钟，脱模后再自然冷却，得到匣钵坯体，模具塑形之前在模具内壁喷涂有脱模剂，所述脱模剂为硅氧烷化合物、硅油、硅树脂甲基支链硅油、甲基硅油、乳化甲基硅油、含氢甲基硅油、硅脂、硅树脂、硅橡胶、硅橡胶甲苯溶液中的一种或几种；
步骤八、干燥，将步骤七中得到的匣钵坯体放入高温炉中进行干燥，温度控制在80℃，干燥时间为8小时；
步骤九、烧成，将步骤八中干燥好的匣钵坯体放入高温炉中进行高温烧成，温度控制在1200℃，烧成时间控制在20小时；
步骤十、后期处理，将步骤九中烧成好的匣钵进行表面处理，在匣钵的外壁切割多条均匀排列的膨胀缝，然后在膨胀缝中塞入陶瓷棉，匣钵处理完成后需要在匣钵外表面喷涂一侧耐高温涂料，耐高温涂料为碳纤维涂层。
实施例4：
本发明提供了一种高热震长寿命匣钵：
其中所使用的材料包括以下重量份数的原料：碳化硅130份、莫来石58份、尖晶石28份、石墨9份、氧化锆26份、钢纤维11份、氧化镁8份、氧化钙4份、铝合金5份。
一种高热震长寿命匣钵的制备方法，加工步骤如下：
步骤一、原料准备，以碳化硅和莫来石为基础原料，以尖晶石、石墨、氧化锆、钢纤维、氧化镁、氧化钙、铝合金为辅助材料；
步骤二、原料预烧，将步骤一中原料分别进行预烧，预烧温度为90℃，预烧时间为2h；
步骤三、原料破碎，将步骤二中的原料预烧后的原料分别放入破碎机中进行破碎处理；
步骤四、湿法球磨，将步骤三中破碎后的原料分别用球磨机进行湿法球磨，球磨过程中温度控制在5℃，在球磨的过程中加入成型剂与粉末物料一起研磨，原料球磨后按照以下粒径范围进行筛分，碳化硅80目、莫来石60目、尖晶石20目、石墨10目、氧化锆30目、钢纤维10目、氧化镁30目、氧化钙40目、铝合金10目，成型剂为PEG或石蜡的一种，球磨机的类型为圆锥球磨机；
步骤五、原料配比，将步骤四中球磨筛分后的原料按照如下重量配方比例，碳化硅130份、莫来石56份、尖晶石28份、石墨9份、氧化锆26份、钢纤维11份、氧化镁8份、氧化钙4份、铝合金5份；
步骤六、原料混合，将步骤五中配比好的所有原料用搅拌装置混合在一起，加入结合剂，充分搅拌均匀，搅拌时间为20h，得到制作匣钵的混合物原材料，结合剂为石灰乳，搅拌混合的过程中加入纯净水；
步骤七、匣钵模具塑形，将步骤六制作好的匣钵混合物原材料注入匣钵模具中进行塑形，用压力机进行压制，在70Mpa的压力下压制成型，温度控制在80℃，成型之后继续保温150分钟，脱模后再自然冷却，得到匣钵坯体，模具塑形之前在模具内壁喷涂有脱模剂，所述脱模剂为硅氧烷化合物、硅油、硅树脂甲基支链硅油、甲基硅油、乳化甲基硅油、含氢甲基硅油、硅脂、硅树脂、硅橡胶、硅橡胶甲苯溶液中的一种或几种；
步骤八、干燥，将步骤七中得到的匣钵坯体放入高温炉中进行干燥，温度控制在80℃，干燥时间为8小时；
步骤九、烧成，将步骤八中干燥好的匣钵坯体放入高温炉中进行高温烧成，温度控制在1200℃，烧成时间控制在20小时；
步骤十、后期处理，将步骤九中烧成好的匣钵进行表面处理，在匣钵的外壁切割多条均匀排列的膨胀缝，然后在膨胀缝中塞入陶瓷棉，匣钵处理完成后需要在匣钵外表面喷涂一侧耐高温涂料，耐高温涂料为碳纤维涂层。
实施例5：
本发明提供了一种高热震长寿命匣钵：
其中所使用的材料包括以下重量份数的原料：碳化硅140份、莫来石60份、尖晶石28份、石墨9份、氧化锆26份、钢纤维11份、氧化镁8份、氧化钙4份、铝合金5份。
一种高热震长寿命匣钵的制备方法，加工步骤如下：
步骤一、原料准备，以碳化硅和莫来石为基础原料，以尖晶石、石墨、氧化锆、钢纤维、氧化镁、氧化钙、铝合金为辅助材料；
步骤二、原料预烧，将步骤一中原料分别进行预烧，预烧温度为90℃，预烧时间为2h；
步骤三、原料破碎，将步骤二中的原料预烧后的原料分别放入破碎机中进行破碎处理；
步骤四、湿法球磨，将步骤三中破碎后的原料分别用球磨机进行湿法球磨，球磨过程中温度控制在6℃，在球磨的过程中加入成型剂与粉末物料一起研磨，原料球磨后按照以下粒径范围进行筛分，碳化硅90目、莫来石70目、尖晶石20目、石墨10目、氧化锆30目、钢纤维10目、氧化镁30目、氧化钙40目、铝合金10目，成型剂为PEG或石蜡的一种，球磨机的类型为圆锥球磨机；
步骤五、原料配比，将步骤四中球磨筛分后的原料按照如下重量配方比例，碳化硅140份、莫来石58份、尖晶石28份、石墨9份、氧化锆26份、钢纤维11份、氧化镁8份、氧化钙4份、铝合金5份；
步骤六、原料混合，将步骤五中配比好的所有原料用搅拌装置混合在一起，加入结合剂，充分搅拌均匀，搅拌时间为20h，得到制作匣钵的混合物原材料，结合剂为石灰乳，搅拌混合的过程中加入纯净水；
步骤七、匣钵模具塑形，将步骤六制作好的匣钵混合物原材料注入匣钵模具中进行塑形，用压力机进行压制，在90Mpa的压力下压制成型，温度控制在80℃，成型之后继续保温150分钟，脱模后再自然冷却，得到匣钵坯体，模具塑形之前在模具内壁喷涂有脱模剂，所述脱模剂为硅氧烷化合物、硅油、硅树脂甲基支链硅油、甲基硅油、乳化甲基硅油、含氢甲基硅油、硅脂、硅树脂、硅橡胶、硅橡胶甲苯溶液中的一种或几种；
步骤八、干燥，将步骤七中得到的匣钵坯体放入高温炉中进行干燥，温度控制在80℃，干燥时间为8小时；
步骤九、烧成，将步骤八中干燥好的匣钵坯体放入高温炉中进行高温烧成，温度控制在1200℃，烧成时间控制在20小时；
步骤十、后期处理，将步骤九中烧成好的匣钵进行表面处理，在匣钵的外壁切割多条均匀排列的膨胀缝，然后在膨胀缝中塞入陶瓷棉，匣钵处理完成后需要在匣钵外表面喷涂一侧耐高温涂料，耐高温涂料为碳纤维涂层。
分别取上述实施例1-5所制得的高热震长寿命匣钵，通过改变球磨过程中的温度、改变碳化硅与莫来石的粒径大小和重量占比、改变搅拌时间、改变压力机的压强、改变烧成时的温度和时间，然后通过相关实验测试实施例1-5所制备出来的匣钵的抗热震提升率、抗压强度提升率、耐高温提升率和抗开裂提升率，然后进行统计和计算，得到以下数据：
由上表可知，实施例3中，球磨过程中的温度、碳化硅与莫来石的粒径大小和重量占比、搅拌时间、压力机的压强、烧成时的温度和时间均为适中，通过相关实验测试后，实施例3所制备出来的匣钵的抗热震提升率、抗压强度提升率、耐高温提升率和抗开裂提升率均为最高，性能最好。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
