專利名稱：一種大型致密鋯英石溢流磚及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于以氧化鋯為基料的耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大型致密鋯英石溢流磚及其制法。
背景技術(shù)：
液晶玻璃(TFT)基片，特別是第四代以后的產(chǎn)品，最適合的生產(chǎn)方法是溢流垂直引下法(也稱熔融法)。溢流法生產(chǎn)的液晶玻璃的兩個(gè)外表面不與任何設(shè)備接觸，因而具有極高的精度，其外表面不需要拋光處理(見《玻璃》(ISSN 1003-1987)2001年28卷1期米文富《新一代基片玻璃的生產(chǎn)方法溢流垂直引下工藝》)。公開號(hào)為CN1486286A的中國(guó)專利公開了該方法的基本工藝過程，其內(nèi)容參考與此。溢流磚是溢流法拉制液晶玻璃的關(guān)鍵功能性材料，該材料的生產(chǎn)技術(shù)長(zhǎng)期被國(guó)外公司壟斷，且不向中國(guó)銷售，制約了中國(guó)液晶玻璃制造業(yè)的發(fā)展。
公開號(hào)為CN1446764A的中國(guó)專利公開了一種溢流磚，為了避免玻璃熔液的侵蝕，其采用鉑金或類似物包覆在溢流磚表面和溢流槽內(nèi)。因?yàn)椴捎昧算K金這種貴金屬，因而增加了溢流磚的成本。
公開號(hào)為CN1657499A的中國(guó)專利公開了一種在玻璃制造系統(tǒng)中使用的抗蠕變鋯石耐火材料，具有包括下列組分的組成ZrSiO498.75-99.68wt％；ZrO20.01-0.15wt％；TiO20.23-0.50wt％；Fe2O30.08-0.60wt％。該專利主要是通過控制添加氧化鈦以及氧化鐵來提高“等靜壓板”(溢流磚)的抗蠕變性能。該專利公開的“試樣”的長(zhǎng)度為5”到18”。該專利公開的內(nèi)容引用于此。
溢流磚的寬度決定液晶玻璃的尺寸。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人們更高的生活追求，對(duì)TFT玻璃尺寸的要求越來越大。例如第六代液晶玻璃規(guī)格尺寸為1500mm×1800mm，第7代為1950mm×2250mm，第8代為2200mm×2500mm(見《電子元件與材料》(ISSN1001-2028)2006年25卷7期《LPL確定第八代液晶玻璃基板規(guī)格》)。這就要求溢流磚的尺寸也越來越大，而大尺寸的溢流磚在生產(chǎn)過程中特別是在成型和燒成中極易開裂、發(fā)泡率不宜控制、成品尺寸穩(wěn)定性不好，這些因素制約了大型溢流磚的工藝的發(fā)展。
經(jīng)檢索，未發(fā)現(xiàn)有關(guān)大型溢流磚的制法，特別是長(zhǎng)度大于1500mm的溢流磚制法的相關(guān)文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種大型致密鋯英石溢流磚，其長(zhǎng)度為1500～3100mm，優(yōu)選的長(zhǎng)度為2000～2600mm；本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供了該種大型致密鋯英石溢流磚的制法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的問題。
本發(fā)明具體采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種大型致密鋯英石溢流磚，其特征是，所述的大型致密鋯英石溢流磚含有重量含量為0.2～1.2％的二氧化鈦，具體是由下列重量配比的組分組成ZrO264.5-69.5％TiO20.2-1.2％SiO230-34％余量為雜質(zhì)，雜質(zhì)含量≤1％。
經(jīng)申請(qǐng)人驗(yàn)證，本發(fā)明所述的溢流磚中氧化鐵的含量是影響發(fā)泡的關(guān)鍵因素之一，且含量越高，制玻璃時(shí)發(fā)泡就越嚴(yán)重，因此，本發(fā)明的氧化鐵的含量是受嚴(yán)格控制的，除鋯英石原來中含有的已知量的氧化鐵，本發(fā)明不另行添加。
所述的大型致密鋯英石溢流磚長(zhǎng)度為1500～3100mm，厚度為150～500mm，寬度為400～1000mm；優(yōu)選的尺寸是長(zhǎng)度為2000～3100mm，厚度為250～500mm，寬度為600～1000mm。
所述的大型致密鋯英石溢流磚的制法，其特征是，制備所述大型致密鋯英石溢流磚的起始原料中包括粒度為2μ～20μ的細(xì)磨鋯英石粉。
所述的起始原料中還包括粒度為0.1～1mm的鋯英石骨料，更加優(yōu)選的是，由下列重量配比的原料制成粒度為2μ～20μ的細(xì)磨鋯英石粉 30～90％粒度為0.1～1mm的鋯英石骨料 10～70％。
本發(fā)明所述的細(xì)磨鋯英石粉、鋯英石骨料是本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)常用的原料，添加粒徑為毫米級(jí)別的骨料，目的是使成型過程中排氣順暢。應(yīng)當(dāng)這樣認(rèn)為，在采用更高的真空度抽真空、更加溫和的燒成制度時(shí)，本發(fā)明的起始原料也可以不添加骨料只采用細(xì)磨鋯英石粉。
所述的大型致密鋯英石溢流磚的制法，包括下列步驟1)濕法細(xì)磨；2)噴霧造粒；3)裝橡膠模型；4)等靜壓成型；5)燒成；6)精加工；7)包裝。
本發(fā)明的大型致密鋯英石溢流磚的原料裝橡膠模型后先抽真空后再進(jìn)行等靜壓成型，真空度≥0.01MPa，優(yōu)選的真空度為0.06～0.08MPa。這樣做的目的是抽出原料中夾帶的大部分氣體，使等靜壓成型能夠順利進(jìn)行，所述等靜壓成型的壓力為150～300MPa。
成型后的大型致密鋯英石溢流磚燒成制度為常溫～500℃≤10℃/h500～1600 ≤20℃/h1600℃保溫40～60h；1600～1000℃ ≤20℃/h1000℃～常溫 ≤10℃/h。
優(yōu)選的燒成制度為常溫～500℃5-10℃/h500～1600 10-20℃/h1600℃保溫40～60h；1600～1000℃ 10-20℃/h1000℃～常溫 5-10℃/h。
本發(fā)明的優(yōu)選的燒成制度是考慮成本因素后的方案。應(yīng)當(dāng)這樣認(rèn)為為了使大型致密鋯英石溢流磚在燒成過程過不開裂，燒成也可以采用更加溫和的條件，這些條件與本發(fā)明是等同的。
一般認(rèn)為，采用的起始原料粒度越小(例如采用小于20μ的細(xì)粉)，壓制的鋯英石制品越致密；但同時(shí)，粒度小的起始原料夾帶的空氣越難排除，壓制成型及燒成就越困難。目前排除原料中夾帶空氣的方法是抽真空，對(duì)于大型的制品以及采用粒度在微米級(jí)的起始原料來說，抽到很高的真空度排除夾帶空氣是相當(dāng)困難的。本發(fā)明通過添加粒徑是毫米級(jí)別的鋯英石骨料，使抽真空、等靜壓成型、燒成過程中排氣順暢。另外，添加鋯英石骨料使制品收縮小，更容易制得尺寸較大的溢流磚，且制得的溢流磚抗熱震性好。
本發(fā)明具有的有益效果在于1)本發(fā)明的溢流磚耐侵蝕性能好，發(fā)泡率低，使用的壽命長(zhǎng)。表1是本發(fā)明的溢流磚發(fā)泡試驗(yàn)與侵蝕試驗(yàn)結(jié)果表表1 本發(fā)明的溢流磚與ZA-41#、α-β剛玉磚發(fā)泡試驗(yàn)與侵蝕試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表

2)由于原料中添加了粒徑較大的骨料以及更加緩慢、控制精確的燒成制度，使本發(fā)明的溢流磚在生產(chǎn)過程以及使用中無開裂現(xiàn)象。
3)本發(fā)明溢流磚采用的原料化學(xué)成分純度高，溢流磚對(duì)液晶玻璃無污染；4)本發(fā)明溢流磚的加工精度高，提高了液晶玻璃的質(zhì)量；5)由于鋯英石的良好的物理性能，決定了其抗熱震性能好。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1-14 按照下列步驟制備本發(fā)明所述的大型致密鋯英石溢流磚。
1)配料按照表2所示的配料比例進(jìn)行配料；其中采用的細(xì)磨鋯英石粉粒度為2～20μ，鋯英石骨料的粒度為0.1～1mm；2)濕法細(xì)磨配料后放入球磨機(jī)中進(jìn)行球磨混合；3)噴霧造粒將球磨得到的泥漿按照本領(lǐng)域內(nèi)的常規(guī)方法通過噴霧造粒機(jī)進(jìn)行噴霧造粒；4)裝橡膠模型將造粒料填入橡膠模具中，按照表3中的參數(shù)抽真空。本發(fā)明的真空度大于0.01MPa即可；優(yōu)選的真空度是0.06-0.08MPa。
5)等靜壓成型壓強(qiáng)參數(shù)見表3。本發(fā)明是在大型等靜壓機(jī)中成型，壓力根據(jù)溢流磚的大小有所不同，通常在150-300MPa；相同條件下，壓力越大，溢流磚就越致密，此時(shí)，就越需要溫和的燒成制度。
6)燒成按照表4所示的燒成曲線燒成；7)精加工將燒成的坯體素材按照客戶的要求精加工成液晶玻璃溢流磚，溢流磚的尺寸為長(zhǎng)度為1500～2600mm，厚度為100～500mm，寬度為600～800mm；8)包裝出廠。
表2 配料表

表3 真空度與成型壓強(qiáng)參數(shù)表

表4 燒成曲線表

實(shí)施例14全部采用細(xì)磨鋯英石粉，相應(yīng)的，裝橡膠模型步驟須采用更高的真空度，例如真空度為0.09MPa，燒成曲線宜采用升降溫下限值，例如曲線a。
本發(fā)明上述的實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的說明而不能限制本發(fā)明，在與本發(fā)明權(quán)利要求書相當(dāng)?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何改變和組合，都應(yīng)認(rèn)為是在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種大型致密鋯英石溢流磚，其特征是，所述的大型致密鋯英石溢流磚由下列重量配比的組分組成ZrO264.5-69.5％TiO20.2-1.2％SiO230-34％余量為雜質(zhì)，雜質(zhì)含量≤1％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型致密鋯英石溢流磚，其特征是，所述的大型致密鋯英石溢流磚長(zhǎng)度為1500～3100mm，厚度為100～600mm，寬度為600～1000mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大型致密鋯英石溢流磚，其特征是，所述的大型致密鋯英石溢流磚長(zhǎng)度為2000～3100mm，厚度為200～500mm，寬度為600～800mm。
4.權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的大型致密鋯英石溢流磚的制法，其特征是，制備所述大型致密鋯英石溢流磚的起始原料中包括粒度為2μ～20μ的細(xì)磨鋯英石粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大型致密鋯英石溢流磚的制法，其特征是，所述的起始原料中還包括粒度為0.1～1mm的鋯英石骨料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大型致密鋯英石溢流磚的制法，其特征是，由下列重量配比的原料制成粒度為2μ～20的細(xì)磨鋯英石粉30～90％粒度為0.1～1mm的鋯英石骨料 10～70％。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大型致密鋯英石溢流磚的制法，其特征是，包括下列步驟1)濕法細(xì)磨；2)噴霧造粒；3)裝橡膠模型；4)等靜壓成型；5)燒成；6)精加工；7)包裝。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大型致密鋯英石溢流磚的制法，其特征是，原料裝橡膠模型后先抽真空后再進(jìn)行等靜壓成型，真空度≥0.01MPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的大型致密鋯英石溢流磚的制法，其特征是，原料裝橡膠模型后先抽真空后再進(jìn)行等靜壓成型，真空度為0.06～0.08MPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大型致密鋯英石溢流磚的制法，其特征是，等靜壓成型的壓力為150～300MPa。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大型致密鋯英石溢流磚的制法，其特征是，成型后的大型致密鋯英石溢流磚燒成制度為常溫～500℃ ≤10℃/h500～1600≤20℃/h1600℃保溫40～60h；1600～1000℃ ≤20℃/h1000℃～常溫 ≤10℃/h。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的大型致密鋯英石溢流磚的制法，其特征是，成型后的大型致密鋯英石溢流磚燒成制度為常溫～500℃ 5-10℃/h500～160010-20℃/h1600℃保溫40～60h；1600～1000℃ 10-20℃/h1000℃～常溫 5-10℃/h。
全文摘要
一種大型致密鋯英石溢流磚，屬于以氧化鋯為基料的耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，含有重量含量為0.2～1.2％的二氧化鈦，其特征是，所述的大型致密鋯英石溢流磚長(zhǎng)度為1500～3100mm，厚度為100～600mm，寬度為600～1000mm。本發(fā)明采用抽真空后成型、升降溫緩慢的燒成制度克服了大型溢流磚生產(chǎn)過程中極易開裂的現(xiàn)象，成功制得了能夠應(yīng)用于液晶玻璃制造系統(tǒng)的溢流磚。
文檔編號(hào)C04B35/622GK101033147SQ20071001344
公開日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2007年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月2日
發(fā)明者張啟山, 張瑛, 李宇平, 李玉強(qiáng), 蔣緒貴, 馮延春 申請(qǐng)人:淄博工陶耐火材料有限公司