【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及陶瓷生產，尤其涉及一種無鋰低溫燒結助劑、制備方法及其應用。
技術介紹
1、陶瓷是一種常見的無機非金屬材料，由于其具有優異的性能和廣泛的應用領域，已經成為現代工業和生活中不可或缺的材料之一。傳統的陶瓷制備通常采用高溫燒結方法，即在高溫條件下使原材料進行化學反應，形成致密的陶瓷結構。然而，傳統的高溫燒結方法需要較高的溫度和長時間的燒結周期，不僅能耗較高，而且容易導致材料的晶粒長大和變形，從而降低了材料的性能。為了解決傳統陶瓷制備存在的問題，人們開始研究低溫燒結陶瓷技術。低溫燒結陶瓷技術是指在較低的溫度下進行燒結，以制備高質量的陶瓷材料的方法。這種方法相對于傳統高溫燒結方法來說，具有多種優點：
2、首先，低溫燒結陶瓷技術能夠節能環保。傳統高溫燒結需要高溫爐等設備，消耗大量的能源，并且會產生大量的污染物。而低溫燒結陶瓷技術可以在較低的溫度下完成燒結過程，減少了能源的消耗，同時也減少了對環境的污染。
3、其次，低溫燒結陶瓷技術可以提高材料性能。低溫燒結可以使陶瓷材料在較短的時間內完成燒結，從而減少了材料的晶粒長大時間，提高了材料的致密度和硬度等性能。
4、此外，低溫燒結陶瓷技術具有適應性強的特點。該技術可以適應多種陶瓷材料的制備，如氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、玻璃陶瓷等。
5、因此，低溫燒結技術相對于傳統的高溫燒結技術具有明顯的優點，如能源消耗低、環境污染小、制備周期短等。通過低溫燒結技術，可以制備多種陶瓷材料，如氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、玻璃陶瓷等。此外，該技術還可以制備形狀復
6、低溫燒結陶瓷項目的意義就是為了推動陶瓷行業節能減排，推動循環經濟和綠色協同發展，助力實現“碳中和碳達峰”。現今制備的常見陶器，燒成溫度最高達1100℃左右，最低可達到800℃下。而常見瓷器，燒成溫度大多在1200℃以上，有些可達1400℃左右。
7、從整個陶瓷生產過程來看，燒結過程無論是能源消耗量還是co2排放量均占到整個生產過程的50％以上，因此降低燒結溫度是減少燒結過程能耗和co2排放最直接有效的手段，文獻研究表明，降低100℃可降耗減排至少10％以上；而且降低燒結溫度還可以縮短燒結時間，提高陶瓷生產效率。達到如此高的溫度需要消耗大量的能源，同時會產生大量的co2排放。因此在陶瓷制造領域，如何降低陶瓷燒結工藝所需的燒結溫度是當今社會關注的焦點之一。經研究發現，低溫燒結助劑的加入可以有效地降低原料陶瓷粉的燒結溫度，因此被廣泛應用于現階段的陶瓷制造領域。但是傳統的低溫燒結助劑中一般都包含氧化鋰成分。這是由于鋰具有較小的相對原子質量、較強的化學活性。能促進陶瓷材料的晶相轉變，使得陶瓷材料的燒結溫度降低，從而減少能耗。隨著近些年來，鋰資源開始作為一些產業的重要原料被廣泛應用，導致了國內市場鋰資源的價格持續上升，也使得傳統含鋰低溫燒結助劑成本大幅上升，對低溫生產陶瓷行業方面有著極其不利的影響。
8、目前幾乎所有的低溫燒結陶瓷中加入的助溶劑都是通過na、k、li等堿金屬的氧化物進行助熔和增強，并達到降溫的效果。而助熔效果最好的li氧化物由于其高昂的價格使其在實際生產運用中并不具備很好的競爭力。
9、而稀土有工業“黃金”之稱，由于其具有優良的光電磁等物理特性，能與其他材料組成性能各異、品種繁多的新型材料，其最顯著的功能就是大幅度提高其他產品的質量和性能。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術提供了一種無鋰低溫燒結助劑的制備方法，包括以下步驟：
2、(1)將四硼酸鈉·十水化合物和偏硼酸鈉·四水化合物按照65-70：30-35的質量比混合得到混合物a；然后將混合物a與稀土氧化物混合得到混合物b；
3、(2)將混合物b置于馬弗爐中進行燒結，燒結完成后取出迅速在水中淬火，得到透明玻璃質產物，將所述透明玻璃質產物用磨成細粉，得到第一次燒結助劑；
4、(3)將石英、al2o3、cao、mgo、k2o、na2o、b2o3和第一次燒結助劑混合均勻得到混合物c，將混合物c置于馬弗爐中進行燒結，得到無鋰低溫燒結助劑。
5、優選的，步驟(1)所述混合物a與稀土氧化物的質量比為50:1-2；所述稀土氧化物為eu2o3、ceo2、(prnd)xoy、dy2o3中的任意一種。
6、優選的，步驟(2)所述燒結的具體步驟為：以3-3.5℃/min的升溫速率將溫度升至600℃，并保溫30-40min；繼續以3-3.5℃/min的升溫速率將溫度升至900-950℃并保溫100min；再以1.5℃/min的升溫速率將溫度升至1100-1150℃，并保溫120min；
7、所述步驟(3)的燒結步驟同步驟(2)。
8、優選的，步驟(3)所述混合物c由以下質量百分比的原料組成：石英61％，al2o38-10％，cao?0.1-3％，mgo?0.1-2％，k2o?1-4％，na2o?4-9％，b2o310-15％，一次燒結助劑5％。
9、本專利技術的另一目的是提供一種上述方法制備的無鋰低溫燒結助劑。
10、本專利技術制備的無鋰低溫燒結助劑的應用，將其用于制備低溫燒結陶瓷坯體，包括以下步驟：
11、s1、將所述無鋰低溫燒結助劑以1％-5％的質量比例添加到陶瓷坯體粉末中混合均勻，加入占陶瓷坯體粉末質量40-45％的水，球磨2h形成均勻泥漿，然后倒入石膏磨具中成型，待凝固后得到陶瓷生坯；
12、s2將陶瓷生坯烘干后置于馬弗爐中進行燒結，將燒結后的陶瓷生坯隨爐降溫到室溫后取出得到低溫燒結陶瓷坯體；
13、所述燒結的具體步驟為：以3-3.5℃/min的升溫速率將溫度升至600℃，并保溫30min；繼續以3-3.5℃/min的升溫速率將溫度升至900-950℃并保溫30min；再以1.5℃/min的升溫速率將溫度升至1100-1150℃，并保溫120min。
14、優選的，步驟s1所述陶瓷坯體粉末由以下質量百分比的原料組成：sio267.02wt％，al2o326.94wt％，fe2o31.25wt％，mgo?0.39wt％，cao?1.06wt％，na2o0.61wt％，k2o?2.35wt％，tio20.38wt％。
15、優選的，步驟s2所述烘箱干燥的溫度為80-85℃，時間為20-24h。
16、與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：
17、本專利技術提供了一種無鋰低溫燒結助劑、制備方法及其應用。采用稀土氧化物等原料制備無鋰低溫燒結助劑，在陶瓷的燒結過程中能夠促進反應，使得陶瓷的燒結溫度降低，相比于常見瓷器，燒成溫度大多在1200℃以上，有些可達1400℃左右的溫度。專利技術的陶瓷溫度在1100℃下就可燒成。
18、含稀土氧化物的無鋰低本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種無鋰低溫燒結助劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的無鋰低溫燒結助劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述混合物A與稀土氧化物的質量比為50:1-2；所述稀土氧化物為Eu2O3、CeO2、(PrNd)xOy、Dy2O3中的任意一種。
3.根據權利要求1所述的無鋰低溫燒結助劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述燒結的具體步驟為：以3-3.5℃/min的升溫速率將溫度升至600℃，并保溫30-40min；繼續以3-3.5℃/min的升溫速率將溫度升至900-950℃并保溫100min；再以1.5℃/min的升溫速率將溫度升至1100-1150℃，并保溫120min；
4.根據權利要求1所述的無鋰低溫燒結助劑的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述混合物C由以下質量百分比的原料組成：石英61％，Al2O38-10％，CaO?0.1-3％，MgO?0.1-2％，K2O?1-4％，Na2O?4-9％，B2O310-15％，一次燒結助劑5％。
5.一種無鋰低溫燒結助劑，其特征在于，根據權利要求1-5任一所述的
6.根據權利要求5所述的無鋰低溫燒結助劑的應用，其特征在于，將其用于制備低溫燒結陶瓷坯體，包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的無鋰低溫燒結助劑的應用，其特征在于，步驟S1所述陶瓷坯體粉末由以下質量百分比的原料組成：SiO267.02wt％，Al2O326.94wt％，Fe2O31.25wt％，MgO0.39wt％，CaO?1.06wt％，Na2O?0.61wt％，K2O2.35wt％，TiO20.38wt％。
8.根據權利要求6所述的無鋰低溫燒結助劑的應用，其特征在于，步驟S2所述烘箱干燥的溫度為80-85℃，時間為20-24h。
...【技術特征摘要】
1.一種無鋰低溫燒結助劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的無鋰低溫燒結助劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述混合物a與稀土氧化物的質量比為50:1-2；所述稀土氧化物為eu2o3、ceo2、(prnd)xoy、dy2o3中的任意一種。
3.根據權利要求1所述的無鋰低溫燒結助劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述燒結的具體步驟為：以3-3.5℃/min的升溫速率將溫度升至600℃，并保溫30-40min；繼續以3-3.5℃/min的升溫速率將溫度升至900-950℃并保溫100min；再以1.5℃/min的升溫速率將溫度升至1100-1150℃，并保溫120min；
4.根據權利要求1所述的無鋰低溫燒結助劑的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述混合物c由以下質量百分比的原料組成：石英61％，al2o38-10％，cao?0....
【專利技術屬性】
技術研發人員：李飛宇，郭詠，李文適，嚴春杰，董詩德，方仁喜，
申請(專利權)人：河北優勝潔具有限公司，
類型：發明
國別省市：
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