本发明涉及陶瓷制品领域，具体涉及一种高硅陶瓷制品及其制备方法。
背景技术：
陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料。
日用陶瓷的产生可以说是因为人们对日常生活的需求而产生的，日常生活中人们接触最多，也是最熟悉的瓷器，如餐具、茶具、咖啡具、酒具、饭具等。
但是目前所使用的陶瓷至少还存在以下问题：1、耐磨性能差；2、要么硬度低，要么强度低，综合力学性能差；3、制备原料复杂，种类多，原材料采购和处理成本高；4、制备过程中难以精确调制浆料，操作精度低，产品稳定性差。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高硅陶瓷制品及制备方法。本发明的高硅陶瓷制品耐磨性能好，硬度高，且抗压强度和抗弯强度高，不易碎。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是一种高硅陶瓷制品，由包括以下重量份的原料制成：石英48～55份、煤矸石36～42份、方解石和钠长石的混合物5～7份、白滑石3～6份；所述方解石和钠长石的混合物中方解石和钠长石的质量之比为1：(0.75～0.85)。
本发明通过精选高硅陶瓷制品的组成原料，以及优化高硅陶瓷制品组成原料的配比，大大减少了原材料的使用种类，优化了原料成本，降低了原料种类多引起的混合、调配不均等问题的出现概率，提升产品的质量稳定性，综合应用了石英和煤矸石，各组分具有良好的相容性，起到良好的协同增强作用，制得的高硅陶瓷制品耐磨性能好，硬度高，且抗压强度和抗弯强度高，不易碎。
优选的，所述高硅陶瓷制品由包括以下重量份的原料制成：石英50份、煤矸石39.5份、方解石和钠长石的混合物6.2份、白滑石4.5份；所述方解石和钠长石的混合物中方解石和钠长石的质量之比为1：0.8。
优选的，所述高硅陶瓷制品还包括稀土氧化物4～5份。
更优选的，所述稀土氧化物为氧化镧、氧化钇和氧化镥中的任意一种或多种的混合物。
优选的，所述高硅陶瓷制品还包括颜料2～5份。
更优选的，所述颜料为朱砂、红土、雄黄和孔雀绿中的一种或多种的混合物。
本发明还提供一种高硅陶瓷制品的制备方法，包括下列步骤：
1)称取石英、煤矸石、方解石和钠长石的混合物、白滑石，将其混合后，投入球磨机中，球磨40～60min，其中球磨时，混合料、球和水的重量比为：1：(2～2.2)：(0.5～0.7)，然后过150目筛，然后进行除泡，得到坯浆；
2)加入水对坯浆进行稀释，使坯浆的真密度达到设定的目标浆料真密度，所述水的添加量用如下公式计算得到：
w＝m×(d1-d2)×0.025
式中：w为添加量；m＝坯浆的重量；d1＝原浆料真密度；d2＝设定的目标浆料真密度；0.025为稀释加水系数；
3)然后定型得到粗坯，自然阴干，利坯，最后采用逐渐升温的方式，升温至1280～1350℃的条件下进行烧制2～4小时，即得高硅陶瓷制品。
优选的，步骤2)中，使坯浆的真密度达到设定的目标浆料真密度130～170g/ml。
更优选的，步骤2)中，使坯浆的真密度达到设定的目标浆料真密度132～145g/ml。
本发明与现有技术相比，其详细说明如下：
1、本发明通过精选高硅陶瓷制品的组成原料，以及优化高硅陶瓷制品组成原料的配比，大大减少了原材料的使用种类，优化了原料成本，降低了原料种类多引起的混合、调配不均等问题的出现概率，提升产品的质量稳定性，综合应用了石英和煤矸石，各组分具有良好的相容性，起到良好的协同增强作用，制得的高硅陶瓷制品耐磨性能好，硬度高，且抗压强度和抗弯强度高，不易碎。
2、本发明的高硅陶瓷制品，通过合理配比原料组成，柔和了石英的高硬度、耐磨性能好的特性，通过添加煤矸石等原料使制得的高硅陶瓷制品，同时具备了耐磨性能好，硬度高，且抗压强度和抗弯强度高，不易碎的特点。
3、本发明的制备方法工艺简单，操作简便，节省了人力和设备成本。
4、现有技术中，在陶瓷生产过程中，经常会遇到需要将浓浆料稀释成稀浆料的情况。在没有科学方法指引的情况下，工人往往只能凭借多次兑水，逐步接近目标的办法来稀释浆料，其操作过程繁琐低效，极具盲目性，且精确度难以把控。本发明提供的水添加量计算公式，w＝m×(d1-d2)×0.025，经对各类型陶瓷釉、坯浆的反复实操验证，在该公式适用范围之内，都能做到有的放矢，屡试不爽，且实施起来简便易行，快速高效，精准可靠。在实际应用中，对于以波美浓度来度量釉浆浓度的厂家，则可用真密度与波美度转换表对应转换。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的水添加量计算公式，w＝m×(d1-d2)×0.025，式中：w为添加量；m＝釉浆或坯浆的重量；d1＝原浆料真密度；d2＝设定的目标浆料真密度；0.025为稀释加水系数；
以上公式适用范围：稀释目标为真密度不低于125克/ml的陶瓷釉浆、坯浆均可适用。
举例说明：给定一份真密度过大(即比重、浓度过大)的陶瓷釉浆，其质量为3500克，测得该釉浆真密度(比重)为135克/ml，现在需要将该份釉浆的真密度(比重)稀释到128克/ml,请问对该份釉浆，需要加多少水量，才能达成目标真密度(比重)为128/ml的釉浆。将上述对应参数代入该公式，则：3500克×(135-128)×0.025＝612.5克以上计算结果显示，只需一次加水612.5克，即可将该份釉浆稀释到设定的目标真密度(比重)128克/ml。
依据本发明提供的公式，通过简单计算，定量加水，一次操作，即可按预设目标，准确勾兑出符合真密度(比重)要求的陶瓷釉、坯浆料。
本发明的高硅陶瓷制品在实际使用中，可制成各种形状直接使用，也可根据需要进行上釉等表面处理。
实施例1：
一种高硅陶瓷制品，由包括以下重量份的原料制成：石英48～55份、煤矸石36～42份、方解石和钠长石的混合物5～7份、白滑石3～6份；所述方解石和钠长石的混合物中方解石和钠长石的质量之比为1：(0.75～0.85)。
优选的，所述高硅陶瓷制品由包括以下重量份的原料制成：石英50份、煤矸石39.5份、方解石和钠长石的混合物6.2份、白滑石4.5份；所述方解石和钠长石的混合物中方解石和钠长石的质量之比为1：0.8。
优选的，所述高硅陶瓷制品还包括稀土氧化物4～5份。
更优选的，所述稀土氧化物为氧化镧、氧化钇和氧化镥中的任意一种或多种的混合物。
优选的，所述高硅陶瓷制品还包括颜料2～5份。
更优选的，所述颜料为朱砂、红土、雄黄和孔雀绿中的一种或多种的混合物。
本实施例还提供一种高硅陶瓷制品的制备方法，包括下列步骤：
1)称取石英、煤矸石、方解石和钠长石的混合物、白滑石，将其混合后，投入球磨机中，球磨40～60min，其中球磨时，混合料、球和水的重量比为：1：(2～2.2)：(0.5～0.7)，然后过150目筛，然后进行除泡，得到坯浆；
2)加入水对坯浆进行稀释，使坯浆的真密度达到设定的目标浆料真密度，所述水的添加量用如下公式计算得到：
w＝m×(d1-d2)×0.025
式中：w为添加量；m＝坯浆的重量；d1＝原浆料真密度；d2＝设定的目标浆料真密度；0.025为稀释加水系数；
3)然后定型得到粗坯，自然阴干，利坯，最后采用逐渐升温的方式，升温至1280～1350℃的条件下进行烧制2～4小时，即得高硅陶瓷制品。
优选的，步骤2)中，使坯浆的真密度达到设定的目标浆料真密度130～170g/ml。
更优选的，步骤2)中，使坯浆的真密度达到设定的目标浆料真密度132～145g/ml。
实施例2：
一种高硅陶瓷制品，由包括以下重量份的原料制成：石英48份、煤矸石36份、方解石和钠长石的混合物5份、白滑石3份；所述方解石和钠长石的混合物中方解石和钠长石的质量之比为1：0.75。
在本实施例中，所述高硅陶瓷制品还包括稀土氧化物5份。
在本实施例中，所述稀土氧化物为氧化钇。
在本实施例中，所述高硅陶瓷制品还包括颜料5份。
在本实施例中，所述颜料为红土。
在本实施例中，所述高硅陶瓷制品的制备方法，包括下列步骤：
1)称取石英、煤矸石、方解石和钠长石的混合物、白滑石，将其混合后，投入球磨机中，球磨60min，其中球磨时，混合料、球和水的重量比为：1：2.2：0.7，然后过150目筛，然后进行除泡，得到坯浆；
2)加入水对坯浆进行稀释，使坯浆的真密度达到设定的目标浆料真密度，所述水的添加量用如下公式计算得到：
w＝m×(d1-d2)×0.025
式中：w为添加量；m＝坯浆的重量；d1＝原浆料真密度；d2＝设定的目标浆料真密度；0.025为稀释加水系数；
3)然后定型得到粗坯，自然阴干，利坯，最后采用逐渐升温的方式，升温至1350℃的条件下进行烧制2小时，即得高硅陶瓷制品。
在本实施例中，步骤2)中，使坯浆的真密度达到设定的目标浆料真密度132g/ml。
实施例3：
一种高硅陶瓷制品，由包括以下重量份的原料制成：石英55份、煤矸石42份、方解石和钠长石的混合物7份、白滑石6份；所述方解石和钠长石的混合物中方解石和钠长石的质量之比为1：0.85。
在本实施例中，所述高硅陶瓷制品还包括稀土氧化物4份。
在本实施例中，所述稀土氧化物为氧化钇和氧化镥的混合物。
在本实施例中，所述高硅陶瓷制品还包括颜料2份。
在本实施例中，所述颜料为朱砂和孔雀绿的混合物。
在本实施例中，所述高硅陶瓷制品的制备方法，包括下列步骤：
1)称取石英、煤矸石、方解石和钠长石的混合物、白滑石，将其混合后，投入球磨机中，球磨40min，其中球磨时，混合料、球和水的重量比为：1：2：0.5，然后过150目筛，然后进行除泡，得到坯浆；
2)加入水对坯浆进行稀释，使坯浆的真密度达到设定的目标浆料真密度，所述水的添加量用如下公式计算得到：
w＝m×(d1-d2)×0.025
式中：w为添加量；m＝坯浆的重量；d1＝原浆料真密度；d2＝设定的目标浆料真密度；0.025为稀释加水系数；
3)然后定型得到粗坯，自然阴干，利坯，最后采用逐渐升温的方式，升温至1280℃的条件下进行烧制4小时，即得高硅陶瓷制品。
在本实施例中，步骤2)中，使坯浆的真密度达到设定的目标浆料真密度145g/ml。
实施例4：
一种高硅陶瓷制品，由包括以下重量份的原料制成：石英50份、煤矸石39.5份、方解石和钠长石的混合物6.2份、白滑石4.5份；所述方解石和钠长石的混合物中方解石和钠长石的质量之比为1：0.8。
在本实施例中，所述高硅陶瓷制品还包括稀土氧化物4.5份。
在本实施例中，所述稀土氧化物为氧化镧。
在本实施例中，所述高硅陶瓷制品还包括颜料3份。
在本实施例中，所述颜料为孔雀绿。
在本实施例中，所述高硅陶瓷制品的制备方法，包括下列步骤：
1)称取石英、煤矸石、方解石和钠长石的混合物、白滑石，将其混合后，投入球磨机中，球磨55min，其中球磨时，混合料、球和水的重量比为：1：2.15：0.6，然后过150目筛，然后进行除泡，得到坯浆；
2)加入水对坯浆进行稀释，使坯浆的真密度达到设定的目标浆料真密度，所述水的添加量用如下公式计算得到：
w＝m×(d1-d2)×0.025
式中：w为添加量；m＝坯浆的重量；d1＝原浆料真密度；d2＝设定的目标浆料真密度；0.025为稀释加水系数；
3)然后定型得到粗坯，自然阴干，利坯，最后采用逐渐升温的方式，升温至1300℃的条件下进行烧制3小时，即得高硅陶瓷制品。
在本实施例中，步骤2)中，使坯浆的真密度达到设定的目标浆料真密度135g/ml。
对比例1：
其与实施例4的区别在于，石英的重量份为45，其他与实施例4相同。
对比例2：
其与实施例4的区别在于，石英的重量份为58，其他与实施例4相同。
对比例3：
其与实施例4的区别在于，煤矸石用钾长石替代，其他与实施例4相同。
对比例4：
其与实施例4的区别在于，方解石和钠长石的混合物用方解石替代，其他与实施例4相同。
对比例5：
其与实施例4的区别在于，没有煤矸石，其他与实施例4相同。
下面对本发明实施例2至实施例4、对比例1至对比例5得到的高硅陶瓷制品以及普通陶瓷制品进行性能测试，测试结果如表1所示：
表1
注：耐磨性首先按照gb/t3810.7的规定进行耐磨试验，经15000转磨损后：(1)若产品表面无可见磨损，然后按照gb/t3810.14的规定测试，若污染不能擦除，耐磨等级定为4级，若污染能够擦除，耐磨等级定为5级；(2)若产品表面有可见磨损，耐磨等级定为3级。
从上表可以看出，本发明的高硅陶瓷制品的组成原料通过优选配方和合理配比，各组分具有良好的相容性，起到良好的协同增强作用，具有以下优点：耐磨性能好，硬度高，且抗压强度和抗弯强度高，不易碎。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。