一种高性能低膨胀兼远红外辐射功能耐热紫砂炊具及其制备方法

摘要

本发明公开了一种高性能低膨胀兼远红外辐射功能耐热紫砂炊具，由坯体基料和坯体添加剂组成；所述坯体基料的组成为紫砂泥45～57wt％、锂长石28～40wt％、紫砂原矿5～10wt％、子木节土1～3wt％、黑滑石5～9wt％、膨润土0.5～1.5wt％、稀土尾砂1～3wt％、氧化铝微粉1～3wt％；相对于坯体基料，所述坯体添加剂的组成为负离子远红外微粉10～15wt％、氧化锆微粉1～2wt％、氧化钇微粉0.5～1wt％。此外，还公开了上述高性能低膨胀兼远红外辐射功能耐热紫砂炊具的制备方法。本发明耐热紫砂炊具生产成本低、成型性能好，有效提高了产品的抗热震性能、机械强度和远红外发射率，能够很好地满足消费者的使用安全性和养生保健功能，从而有利于促进紫砂炊具产业的技术进步和应用发展。

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷炊具技术领域，尤其涉及一种高性能低膨胀兼远红外辐射功能耐热紫砂炊具及其制备方法。

背景技术

紫砂是一种炻器，是一种介于陶器与瓷器之间的陶瓷制品，其特点是结构致密、接近瓷化、强度较大、颗粒细小，断口为贝壳状或石状，但不具有瓷胎的半透明性；与普通陶坯不同，紫砂具有双重气孔结构。作为传统的生活用品，紫砂具有远红外辐射、耐酸碱腐蚀性、无毒等优点。紫砂器表面具有砂质和亚光效果，质地古朴醇厚，一直以来具有极高的艺术性和观赏性。基于紫砂泥料的特性和技术的局限性，紫砂器从古至今其传统功用是作为饮用器皿，即泡茶的茶具使用；目前，在生活中还通常用作炖锅、蒸锅等炊餐具，但不适合直接用于明火加热。

随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，人们对于紫砂器的要求也越来越高，传统的紫砂器存在着抗冲击能力差和抗热震性能低等缺点，抗折强度为10～30MPa，热稳定性只有180℃～20℃，不能明火加热。而今，消费者要求紫砂器能够用来熬中药、煲汤、煮茶等愿望，传统紫砂器不能满足。而且在制造中不易成型、易破损、生产合格率低；产品的强度较低，在运输装卸过程中由于碰撞很容易造成破损，因而难以满足消费市场的使用需求。为此，业内学者对传统紫砂器进行了研究改进，例如，通过加入锂辉石、或者制备形成堇青石质紫砂等，以降低紫砂泥膨胀系数，从而实现抗热震性能的提高。但所得膨胀系数仍然偏高，容易开裂，使用不安全；而且堇青石材料烧成范围窄，热稳定性波动较大，成品率低。总而言之，现有技术仍然不能很好地解决传统紫砂器所存在的技术问题，已成为紫砂器企业发展的瓶颈，难以满足生产的发展和市场应用的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种抗热震性能好、强度高、成本低、并具有远红外辐射功能的高性能耐热紫砂炊具，在满足紫砂器作为日常生活用品使用的同时，提高产品的强度、成型和远红外等性能，以很好地满足消费者的使用安全性和养生保健功能，从而有利于促进紫砂炊具产业的技术进步和应用发展。本发明的另一目的在于提供上述高性能低膨胀兼远红外辐射功能耐热紫砂炊具的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种高性能低膨胀兼远红外辐射功能耐热紫砂炊具，由坯体基料和坯体添加剂组成；所述坯体基料的组成为紫砂泥45～57wt％、锂长石28～40wt％、紫砂原矿5～10wt％、子木节土1～3wt％、黑滑石5～9wt％、膨润土0.5～1.5wt％、稀土尾砂1～3wt％、氧化铝微粉1～3wt％；相对于坯体基料，所述坯体添加剂的组成为负离子远红外微粉10～15wt％、氧化锆微粉1～2wt％、氧化钇微粉0.5～1wt％。

优选地，本发明所述坯体基料的组成为紫砂泥48～55wt％、锂长石30～38wt％、紫砂原矿5～10wt％、子木节土1～3wt％、黑滑石5～7wt％、膨润土0.5～1.5wt％、稀土尾砂1～3wt％、氧化铝微粉1～3wt％；相对于坯体基料，所述坯体添加剂的组成为负离子远红外微粉12～15wt％、氧化锆微粉1～2wt％、氧化钇微粉0.5～1wt％。

本发明在坯料中引入低膨胀陶瓷材料锂长石，在降低坯料膨胀系数、提高其热稳定性的同时，可以促进坯料的烧结性能，有利于提高其强度。此外，通过加入负离子远红外微粉，有助于提高紫砂器远红外发射功率，可以活化水质，使食物味道更加鲜美，不会破坏有益成分。通过外加稀土材料氧化钇和稀土尾砂，可促进坯体的烧结反应，提高产品的强度。在坯料中以氧化锆、氧化铝作为增韧增强材料，有助于提高坯体的抗冲击性能。

进一步地，本发明所述氧化铝微粉、负离子远红外微粉、氧化锆微粉、氧化钇微粉的细度为1～20μm，优选为5～15μm。

本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的上述高性能低膨胀兼远红外辐射功能耐热紫砂炊具的制备方法如下：所述坯体基料和坯体添加剂配料混合后，进行球磨、过筛、压滤脱水而得到坯料，然后将所述坯料真空练泥、成型、干燥，之后采用氧化焰慢烧工艺进行烧成，即从室温氧化气氛经8～9.5h慢烧至1200～1250℃，获得高性能低膨胀兼远红外辐射功能耐热紫砂炊具产品。

进一步地，本发明制备方法所述坯体基料和坯体添加剂的球磨采用分段球磨，即坯体基料先进行一段球磨7.5～8.5h，然后再加入坯体添加剂一起进行二段球磨2～3h。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明高性能低膨胀兼远红外辐射功能的耐热紫砂炊具产品，生产成本低且成型性能好，通过在坯料中外加坯体添加剂，促进了坯料的烧结并加强了远红外发射功率，能够有效提高产品强度、抗热震性能和远红外功能，并且提高了生产合格率。

(2)本发明坯料在氧化焰烧结过程中，坯体中形成了大量的低膨胀透锂长石晶体和堇青石晶体，且晶相充分均匀，坯体孔隙率适中、微孔孔径大小分布均匀，进一步提高了紫砂器的抗热震性能。配方体系通过氧化铝弥散、氧化锆相变增韧原理，从而进一步大大提高了产品的强度。

(3)本发明高性能低膨胀兼远红外辐射功能的耐热紫砂炊具产品各项性能有了显著的提高，抗折强度为42～56MPa，远红外发射率0.91～0.93，膨胀系数为α_{(800～20℃)}＝1.6～1.9×10^-6/℃，热稳定性达到了420～20℃一次急冷不裂。

下面将结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

具体实施方式

本发明实施例高性能低膨胀兼远红外辐射功能耐热紫砂炊具的物料组成如表1所示。

表1本发明实施例高性能低膨胀兼远红外辐射功能耐热紫砂炊具的物料组成

*稀土尾砂的化学组成为：Na₂O0.26～0.28wt％、MgO0.08～0.18wt％、Al₂O₃16.40～17.68wt％、SiO₂73.78～75.28wt％、K₂O0.28～0.32wt％、TiO₂0.38～0.55wt％、Fe₂O₃1.86～2.28wt％、烧失5.46～6.88wt％。

**坯体添加剂的用量为相对于坯体基料。

本发明实施例高性能低膨胀兼远红外辐射功能耐热紫砂炊具的制备方法如下：

将上述坯体基料和坯体添加剂按照表1配料混合后，进行球磨、过筛、压滤脱水得到坯料，其中，坯体基料和坯体添加剂的球磨采用分段球磨，即坯体基料先进行一段球磨7.5～8.5h，然后再加入坯体添加剂一起进行二段球磨2～3h；然后将坯料真空练泥、成型、干燥，之后采用氧化焰慢烧工艺进行烧成，即从室温氧化气氛经8～9.5h慢烧至1200～1250℃，保温1h，获得高性能低膨胀兼远红外辐射功能耐热紫砂炊具产品。

本发明实施例高性能低膨胀兼远红外辐射功能耐热紫砂炊具的制备方法，其工艺参数如表2所示。

表2本发明实施例高性能低膨胀兼远红外辐射功能耐热紫砂炊具的制备方法的工艺参数

本发明实施例高性能低膨胀兼远红外辐射功能耐热紫砂炊具的性能指标如表3所示。

表3本发明实施例高性能低膨胀兼远红外发射功能的耐热紫砂炊具的性能指标