阅读说明：本技术 一种石墨烯陶瓷材料及其制备方法 (Graphene ceramic material and preparation method thereof ) 是由 董震雷 于 2019-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种石墨烯陶瓷材料及其制作方法；釉料和坯料分开制备,在进行烧制前将两者结合在一起,然后放入炉中,按特定的温度进行烧制,本发明所采用的材料为新型材料,利用锂辉石本身的低膨胀系数,同时加入透锂长石来改变整个坯料的可塑性,同时进一步降低完成后的陶瓷的膨胀系数,本发明所采用的材料具有强度高、吸水率低、膨胀系数低,在加热到650℃后瞬速放入20℃的水中不会发生破裂,同时加入石墨烯材料,利用石墨烯的特性,增强了整体的机械强度和传热性能。(The invention discloses a graphene ceramic material and a preparation method thereof; the glaze and the blank are prepared separately, the two are combined together before being fired, and then the blank is placed into a furnace to be fired according to a specific temperature, the material adopted by the invention is a novel material, the plasticity of the whole blank is changed by utilizing the low expansion coefficient of spodumene, petalite is added at the same time, and the expansion coefficient of the finished ceramic is further reduced.)

一种石墨烯陶瓷材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及陶瓷领域，尤其涉及一种石墨烯陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

如今，越来越多的人将就养生，且特别注重饮食，古人云，病从口入，可见饮食对健康的重要性，而一个好的锅具对于与烹饪食物来说尤为重要，在中国古代，就一直用砂锅、陶瓷煲一类的陶瓷容器煮炖食物，用此类锅具烹饪出的食物，能够保持原滋原味，营养价值不易流失，且经过了几千年的验证，受到了很多人的青睐。

然而目前市场上充斥着各类陶瓷耐热炊具，品质良莠不齐，产品性能差距也比较明显，常见的问题就是出现受热破裂，不仅导致使用者蒙受经济损失，甚至会造成人身伤害事故，出现这种情况的主要问题还是在于陶瓷材料本身，这些材料之间的膨胀系数、吸水率和热膨胀系数等对于陶瓷材料的热稳定性起着至关重要的作用。。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种新石墨烯陶瓷材料及其制备方法，通过加入锂辉石，利用锂辉石稳定、耐热的特性，弥补传统砂锅干扰易裂的缺点，同时为了降低生产成本和控制热膨胀系数，加入透锂长石进行辅助，从而达到加热至600℃后投入到20℃水中冷却不开裂，而且还创造性添加了石墨烯材料，增加了整个材料的机械强度，同时降低了质量。

为实现上述目的，本发明提供一种石墨烯陶瓷材料，其特征在于，所述石墨烯陶瓷材料包括坯料和釉料，

其中坯料按照重量百分比包括如下部分：

锂辉石：15-20%；

透锂长石：40-50%；

高岭土：29.2-44.4%;

石墨烯0.6-0.8%；

其中釉料按照重量百分比包括如下成分：

锂辉石：10-20%；

透锂长石：25-35%；

石英：10-15%;

高岭土:10-16%;

氧化锌:2-4%;

硅灰石:5-10%;

碳酸钡:3-6%;

骨灰:1-2%。

作为优选，所述坯料按照质量百分比具体成分如下：

锂辉石：15%；

透锂长石：50%；

高岭土：34.7%；

石墨烯：0.3%；

所述釉料按照重量具体百分比成分如下：

锂辉石20%；

透锂长石35%；

石英15%；

高岭土12%；

氧化锌3%；

硅灰石10%；

碳酸钡4%；

骨灰1%。

作为优选，所述锂辉石采用陶瓷用锂辉石，含锂量为5-7.5%。

作为优选，所述透锂长石优质透锂长石，含锂量4.0-4.7%。

作为优选，所述石墨烯的片径为1-3um。

作为优选，所述高岭土为优质高岭土，所述石英为超细粉石英；自然细度小于15微米。

本申请还公开了一种石墨烯陶瓷材料的制作方法，包括以下步骤：

制作坯料：

S1、常温常压下，将如权利要求1-2任一项所述的坯料中的锂辉石、透锂长石、高岭土和石墨烯烯研磨后过筛；细度位于在万孔筛中余0.55%；

S2、将过筛后进行球磨处理，球磨后过四百目筛；

S3、榨坭练坭，陈腐；

S4、将坯料进行成型处理；

制作釉料：

T1、常温常压下，将如权利要求1-2任一项所述的釉料中的锂辉石、

透锂长石、石英、高岭土、氧化锌、硅灰石、碳酸钡和骨灰研磨后过筛；细度位于在万孔筛中余0.11%；

T2、将过筛后进行球磨处理，球磨后过八百目筛；

烧制处理：坯料进行成型处理后，进行烘干处理，带冷却后再将釉料与坯料结合在一起；最后送入炉中进行煅烧处理。

作为优选，所述球磨处理过程中各个成分比例为球：水：原料=1：（1.5~2）：（0.8~1.2）。

作为优选，所述煅烧处理的温度根据时间的不同具有不同的温度：0-2小时温度由0℃升高至300℃，2-3.5小时由300℃升高到600℃，3.5小时到4.5小时由600℃升高至700℃，4.5小时到7小时由700℃升高1100℃，7小时到8.5小时温度由1100℃升高至1120℃，8.5小时到12小时温度由1120℃升高至1300℃，12小时至13小时温度由1300℃升高至1320℃；13个小时后停止升温加热，待自然冷却后取出进行检验，检验合格后进行彩瓷步骤。

本发明的有益效果是：利用新型材料锂辉石和透锂长石，利用锂辉石能有效降低胎体热膨胀系数这一特性，同时为了降低生产成本和增强坯料的可塑性，添加一定比例的透锂长石，在保证胎体具有较低的热膨胀系数的同时可塑性更高；此外，为了保证釉料附加在坯料上，添加一定量的石英，进而改变釉料的流动性；同时添加一定的硅灰石，提高胚体的机械强度，最后还添加了骨灰，使得产品的表面更加光滑和透光，品相更好，最后，创造性地加入石墨烯，利用石墨烯的特性，增加了整体的机械强度。

附图说明

图1为温度烧制曲线；

图2为检测结果。

具体实施方式

为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

锂的化学性质活泼，加入微量的锂即可起到减少密度，呈现较强的溶剂效应，具有降低溶化温度和缩短烧成周期等优点，此外锂质熔液熔解石英的能力较强，较低的范围就能生成热膨胀系数较低的β型锂铝硅酸盐固熔体，并析出含锂化合物晶体，可使得整个瓷体具有较小的热膨胀系数。

锂辉石：成分含量为：LiAl(SiO3)2或Li2O•Al2O3•4SiO2，焙烧至1000℃左右时迅速转变为β型锂辉石，降低烧成温度，降低熔体熔体粘度，提高高温流动性和玻化程度，提高抗污染能力，增强釉面强度和光滑平整度；降低热膨胀系数，克服釉面裂纹，提高热稳定性；

锂透长石：具有很强的析晶能力，当其从熔体中析出时，因熔体晶格中吸纳了相当数量的SiO2,使得熔体中游离的SiO2含量减少，因而方石英不会因熔体中SiO2过量而产生，可以减少石英晶型转变带来的体积膨胀，从而降低热膨胀系数；此外透锂长石具有增加坯料的可塑性和促进烧结的作用强。

高岭土：利用本身特有的可塑性，防止在烧制过程中出现开裂情况，此外相比较其他材料，高岭土的白色更加适合上色处理。

石英：通过改变釉料的流动性，使得釉料更容易附着在坯料上，烧制成型后表面更光滑；

石墨烯：是已知强度最高的材料之一，具有非常好的热传导性能，是目前为止导热系数最高的碳材料，且具有超疏水性，而且熔点很高，添加到坯料中后，能有效增强整体的机械强度和传热性能。

氧化锌：提高釉面的乳浊性，同时具有助熔作用。

硅灰石：受热膨胀率低，在烧制过程中石可以减少烧成收缩，显著改变产品的挠曲与裂缝；提高产品的机械强度。

碳酸钡：提高釉面光泽度。

实施例一：

称取坯料：锂辉石15份，透锂长石45份，高岭土39.4份，石墨烯0.6份；混合在一起后进进行研磨，细度控制在在万孔筛余0.5%；然后再将坯料按照球：水：料=1：1.5：0.8进行球磨，然后过四百目筛，进行榨坭练坭，陈腐；然后将坯料进行成型处理；

称取釉料：锂辉石20份，透锂长石35份，石英13份，高岭土13份，氧化锌4份，硅灰石10份，碳酸钡3份，骨灰2份混合在一起进行研磨，研磨后细度控制在万孔筛余0.1%，然后再将釉料按照球：水：料=1：1.5：0.8进行球磨，球磨后过八百目筛；

对成型后的坯体进行上釉处理，最后送入炉中进行煅烧处理。

实施例二：

称取坯料：锂辉石17份，透锂长石41份，高岭土41.4份，莫来石晶烯0.6份；混合在一起后进行研磨，细度控制在在万孔筛余0.5%；然后再将坯料按照球：水：料=1：1.6：0.9进行球磨，然后过四百目筛，进行榨坭练坭，陈腐；然后将坯料进行成型处理；

称取釉料：锂辉石18份，透锂长石33份，石英15份，高岭土16份，氧化锌3份，硅灰石10份，碳酸钡4份，骨灰1份，混合在一起进行研磨，研磨后细度控制在万孔筛余0.1%，然后再将釉料按照球：水：料=1：1.5：0.8进行球磨，球磨后过八百目筛。

对成型后的坯体进行上釉处理，最后送入炉中进行煅烧处理。

实施例三：

称取坯料：锂辉石20份，透锂长石45份，高岭土34.2份，石墨烯0.8份；混合在一起后进行研磨，细度控制在在万孔筛余0.5%；然后再将坯料按照球：水：料=1：2：1.2进行球磨，然后过四百目筛，进行榨坭练坭，陈腐；然后将坯料进行成型处理，

称取釉料：锂辉石20份，透锂长石33份，石英15份，高岭土13份，氧化锌3份，硅灰石10份，碳酸钡4份，骨灰2份，混合在一起进行研磨，研磨后细度控制在万孔筛余0.1%，然后再将釉料按照球：水：料=1：2：1.2进行球磨，球磨后过八百目筛。

对成型后的坯体进行上釉处理，最后送入炉中进行煅烧处理。

实施例四：

称取坯料：锂辉石15份；透锂长石50份；高岭土34.7份；石墨烯0.3份；

混合在一起后进行研磨，细度控制在在万孔筛余0.5%；然后再将坯料按照球：水：料=1：1.75：1进行球磨，然后过四百目筛，进行榨坭练坭，陈腐；然后将坯料进行成型处理；

称取釉料：锂辉石20份；透锂长石35份；石英15份；高岭土12份；氧化锌3份；硅灰石10份；碳酸钡4份；骨灰1份混合在一起进行研磨，研磨后细度控制在万孔筛余0.1%，然后再将釉料按照球：水：料=1：1.75：1进行球磨，球磨后过八百目筛。

对成型后的坯体进行上釉处理，最后送入炉中进行煅烧处理。

请参阅图1，按照图中所示的温度和时间进行烧制，待冷却后取出进行检验，检验合格后进行彩瓷处理

利用本发明所提供的材料具有硬度高，抗折强度高于85Mpa，耐腐蚀、耐磨损，热膨胀系数低，仅为1.2X10-⁷，吸水率低于1%，在具体实施例中，实施例四作为最优选择。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，各个成分在范围中的自由变化。自由组合等；本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。