CN100340522C

CN100340522C - 新型骨灰瓷及其生产方法

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Publication number: CN100340522C
Application number: CNB2006100318823A
Authority: CN
Inventors: 林迪辉; 周孝忠; 周胜武
Original assignee: XIANFEN CERAMICS IND CO Ltd HUNAN
Current assignee: XIANFEN CERAMICS IND CO Ltd HUNAN
Priority date: 2006-06-26
Filing date: 2006-06-26
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2026-06-26
Also published as: CN1872785A

Abstract

本发明属于陶瓷技术领域，涉及一种新型骨灰瓷及其生产方法。其技术方案为：一种新型骨灰瓷，坯体化学成份及其含量(重量的比)为：SiO₂：50～60%、Al₂O₃：20～30%、P₂O₅：1.8～3.5%、CaO：2～5%、MgO：0.2～0.5%、K₂O+Na₂O：3～5%，瓷体中晶相量占50～70%(重量百分比)，主要晶相为莫来石、次要晶相为β-Ca₃(PO₄O)₂、钙长石。新型骨灰瓷的生产方法，瓷坯的矿物原料组成范围为下述重量百分比：骨灰：5～10%、铝粉：5～10%、高岭土：25～35%、瓷石：45～60%。它既具有传统骨瓷细腻、润滑、胎体薄、重量轻、有较好的透光性的优点，又与高温瓷一样经久耐用，热稳定性好；其生产方法为一次烧成工艺，具有骨灰用量低、烧成范围宽、正品率达到百分之八十以上、生产成本低、原材料丰富、能大规模工业化生产等优点。

Description

新型骨灰瓷及其生产方法

技术领域

本发明属于陶瓷技术领域，涉及一种新型骨灰瓷及其生产方法。

背景技术

骨灰瓷是世界公认的一种高档瓷，具有瓷质细腻、润滑、胎体薄、重量轻、有较好的透光性能等特点，但由于骨灰瓷以骨灰为熔剂，玻璃相含量相当高，其生产工艺存在以下问题：1、产品的热稳定性差。2、因为骨灰瓷的组成在烧成坯体内所存在的结构相处在接近磷酸三钙、钙长石和硅酸的共熔点部份，液相含量多，且反应剧烈，因此容易产生变形，宜采取扣烧方式，现有的成熟工艺只能采用先素烧后釉烧两次烧成工艺，烧结范围窄，烧成难以控制，正品率比较低，能源浪费大，生产成本高。3、骨灰等原材料缺乏。因此骨灰瓷尚未大规模的生产和应用，价格很高，未大众化普及使用。中国专利CN95112612.1于1997年7月2日公开了一种“强化骨灰瓷”专利申请，该专利仍以骨灰作熔剂，仅将骨灰的用量降低到20％左右。瓷体中晶相量占50～70％(重量百分比)、石英晶粒小于25μm，主要晶相为α-方石英，SiO₂成份以石英和石英玻璃粉引入，该发明主要是通过使用石英玻璃粉来提高热稳定性，利用硅灰石晶体在瓷坯中呈针状交织，以提高瓷的机械强度，该专利虽能一次烧成，仍存在以下缺陷：1、经实施证明，其主要原料骨灰仍需要20％左右，才能实现该专利所描述的效果，未解决原料供应难题；2、石英的使用虽有利于提高热稳定性，但如颗粒过小，对瓷的透明度有影响，过大则降低机械强度；3、在原料配比中缺少能起骨架支撑作用的原料，未解决在烧成过程中变形的问题，正品率太低，生产成本高，无工业化大生产的经济可行性；4、烧成范围窄，原因在于其骨灰瓷的配方组成在烧成坯体时所形成的结构相处在接近磷酸三钙、钙长石和硅酸的共熔点部份，液相含量多，且生成时液相反应剧烈，容易产生变形、生烧过火等缺陷。因此，该专利未根本解决骨灰瓷由高档瓷走向普通消费者所存在的热稳定性差、原料少和成本高的问题，尚未形成一次烧成的工业化大生产所需的成熟工艺，需进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型骨灰瓷，它既具有传统骨瓷细腻、润滑、胎体薄、重量轻、有较好的透光性的优点，又与高温瓷一样经久耐用，热稳定性好；本发明的另一目的在于提供一种新型骨灰瓷的生产方法，它能一次烧成，具有骨灰用量低、烧成范围宽、正品率达到百分之八十以上、生产成本低、原材料丰富、能大规模工业化生产等优点。

实现本发明的目的技术方案为：

一种骨灰瓷，坯体化学成份中含有SiO₂、Al₂O₃、P₂O₅、CaO、MgO、K₂O、Na₂O，主要化学成份在瓷坯中的含量(重量百分比)为：SiO₂：50～60％、Al₂O₃：20～30％、P₂O₅：1.8～3.5％、CaO：2～5％、MgO：0.2～0.5％、K₂O+Na₂O：3～5％，瓷体中晶相量占50～70％(重量百分比)，主要晶相为莫来石、次要晶相为β-Ca₃(PO₄O)₂、钙长石。

作为对本发明的进一步改进，所述的瓷坯体中还含有由钾、钠氧化物经高温反应而生成的长石玻璃，占28～48％(重量百分比)。

骨灰瓷的生产方法，其特征在于：瓷坯的矿物原料组成范围为下述重量百分比：

骨灰：5～10％、铝粉：5～10％、高岭土：25～35％、瓷石：45～60％。

作为对本发明的进一步改进，所用矿物原料的99.99％(重量百分比)的有效粒径在10～25μm，烧成温度为1230℃～1300℃，氧化焰中烧成。

本发明的有益效果在于：

1、加入一定量的铝粉，使生成的主要晶相为莫来石晶相，因为莫来石晶体在瓷坯中呈针状结构，能显著提高瓷的机械强度和热稳定性能，同时在烧成过程中起骨架作用，减少烧成变形，为一次烧成创造条件，有利于正品率的提高。

2、原材料的选择上石英成份以瓷石引进，瓷石为已分解的矿物质，呈泥状，其本身的颗粒适中，避免石英在粉碎过程中颗粒度过小而影响透明度，颗粒度过大影响强度的问题。同时能提高瓷的瓷质和细腻感，瓷石矿藏量丰富、成本低、不需要专门加工、资源丰富。软质高岭土和瓷石等均为容易粉碎的原料，可确保泥料颗粒符合要求，使瓷的透明度提高，根据研究发现：坯体中的石英和长石颗粒度在10～25um时透光度最高，同时引入高岭土作为粘合剂，高岭土的化学成份组成(重量百分比)SiO₂：45～60％、Al₂O₃：28～40％、CaO：0.2～1％、MgO：0～0.5％、K₂O：1～3％、Na₂O：0.2～1％、烧失：10～15％。其细度为，比表面积＞1000tmg，瓷石化学成份组成为：SiO₂：60～75％、Al₂O₃：15～25％、K₂O+Na₂O：4～10％、烧失：2～6％。高岭土增加泥料的可塑性和生坯强度，便于操作并提高成坯率。使坯体不局限于扣烧方式，为一次烧成创造条件，瓷石降低烧成温度，将烧成范围加宽为1230℃～1300℃，可采用氧化焰一次烧成。解决了骨灰瓷一次烧成工艺工业化大生产的经济可行性问题，可节约大量的能源。

3、因为瓷石中含有钾、钠等熔剂物质，在高温中形成玻璃相，替代部份骨灰的作用，大大降低骨灰用量，提高瓷质的透光性。骨灰作为助熔剂，仅为5～10％，解决原料稀缺的问题；同时因为钾、钠长石在高温反应没有骨灰剧烈，减少瓷体的烧成过程中的变形问题。

经测试，本发明的新骨瓷，热稳定性符合国家日用细瓷检验标准，热稳定性180℃～20℃不裂，抗冲击强度为3.2cm·kg/cm2和抗折强度为1600kg/cm2，上述指标都高于骨灰瓷，特别是抗压强度4200为kg/cm2，优于骨灰瓷，且其耐酸、碱性能与骨灰瓷相比有较大的提高。

具体实施方式

实施例1：

配料：骨灰：10％、高岭土：30％、瓷石：52％、铝粉：8％(重量百分比)。对上述原料进行配料、球磨、过筛、脱水、练泥、成型、施釉、烧成(烧成温度1230℃～1280℃，氧化焰烧成)，就可得到透光性好、强度、热稳性好、釉面光滑、洁白的新骨瓷，经检测，坯体化学组成为：SiO2 54.5％ Al2O3 26.3％ P2O5 3.5％ CaO 4.8％ MgO 0.3％K2O+Na2O 3.6％烧失7％，瓷体中晶相量占60％(重量百分比)，主要晶相为莫来石、次要晶相为β-Ca₃(PO₄O)₂、钙长石，长石玻璃占31％(重量百分比)。

实施例2：

配料：骨灰：6％、高岭土：25％、瓷石：60％、铝粉：9％(重量百分比)。按实施例1中所述的工艺过程，烧成温度为1240℃～1300℃。经检测，坯体化学组成为：SiO2 56.2Al2O3 28.5％ P2O5 2.1％ CaO 2.9％ MgO 0.2％ K2O+Na2O 4.2％烧失 5.9％，瓷体中晶相量占65％(重量百分比)，主要晶相为莫来石、次要晶相为β-Ca₃(PO₄O)₂、钙长石、长石玻璃占32％(重量百分比)。

实施例3：

配料：骨灰：8％、高岭土：28％、瓷石：55％、铝粉：9％(重量百分比)。按实施例1中所述的工艺过程，烧成温度为1240℃～1300℃。经检测，坯体化学组成为：SiO255.3％ Al2O3 27％ P2O5 2.8％ CaO 3.9％ MgO 0.4％ K2O+Na2O 3.9％烧失6.7％。瓷体中晶相量占64％(重量百分比)，主要晶相为莫来石、次要晶相为β-Ca₃(PO₄O)₂、钙长石、长石玻璃占34％(重量百分比)。

实施例4：

配料：骨灰：10％、高岭土：35％、瓷石：45％、铝粉：10％(重量百分比)。按实施例1中所述的工艺过程，烧成温度为1240℃～1300℃。经检测，坯体化学组成为：SiO2 50％Al2O3 30％ P2O5 3.5％ CaO 5％ MgO 0.5％ K2O+Na2O 3％烧失 8％。瓷体中晶相量占有70％(重量百分比)，主要晶相为莫来石、次要晶相为β-Ca₃(PO₄O)₂、钙长石、长石玻璃占28％(重量百分比)。

实施例5：

配料：骨灰：5％、高岭土：25％、瓷石：60％、铝粉：10％(重量百分比)。按实施例1中所述的工艺过程，烧成温度为1230℃～1300℃。经检测，坯体化学组成为：SiO2 60％Al2O3 25.5％ P2O5 1.8％ CaO 2％ MgO 0.2％ K2O+Na2O 5％烧失 5.5％。瓷体中晶相量占60％(重量百分比)，主要晶相为莫来石、次要晶相为β-Ca₃(PO₄O)₂、钙长石、长石玻璃占38％(重量百分比)。

实施例6：

配料：骨灰：7％、高岭土：30％、瓷石：55％、铝粉：8％(重量百分比)。按实施例1中所述的工艺过程，烧成温度为1230℃～1300℃。经检测，坯体化学组成为：SiO2 55.5％Al2O3 26.8％ P2O5 2.5％ CaO 3.5％ MgO 0.3％ K2O+Na2O 3.9％烧失7.5％。瓷体中晶相量占61％(重量百分比)，主要晶相为莫来石、次要晶相为β-Ca₃(PO₄O)₂、钙长石、长石玻璃占36％(重量百分比)。

实施例7：

配料：骨灰：10％、高岭土：25％、瓷石：60％、铝粉：5％(重量百分比)。按实施例1中所述的工艺过程，烧成温度为1230℃～1300℃。经检测，坯体化学组成为：SiO2 60％Al2O3 20％ P2O5 3.5％ CaO 5％ MgO 0.5％ K2O+Na2O 5％烧失 6％。瓷体中晶相量占50％(重量百分比)，主要晶相为莫来石、次要晶相为β-Ca₃(PO₄O)₂、钙长石、长石玻璃占48％(重量百分比)。

本发明包含但不限于上述实施方式，只要采用了加入一定量的铝粉，使生成的主要晶相为莫来石晶相的晶相结构形式，即属于本发明的保护范围。

Claims

1、一种骨灰瓷，其特征在于：坯体化学成份中含有SiO₂、Al₂O₃、P₂O₅、CaO、MgO、K₂O、Na₂O，主要化学成份在瓷坯中的含量(重量百分比)为：SiO₂：50～60％、Al₂O₃：20～30％、P₂O₅：1.8～3.5％、CaO：2～5％、MgO：0.2～0.5％、K₂O+Na₂O：3～5％，瓷体中晶相量占50～70％(重量百分比)，主要晶相为莫来石、次要晶相为β-Ca₃(PO₄O)₂、钙长石。

2、根据权利要求1所述的骨灰瓷，其特征在于：所述的坯体中还含有由钾、钠氧化物经高温反应而生成的长石玻璃，占28～48％(重量百分比)。

3、一种如权利要求1所述的骨灰瓷的生产方法，其特征在于：瓷坯的矿物原料组成范围为下述重量百分比：

4、根据权利要求3所述的骨灰瓷的生产方法，其特征在于：所用矿物原料的99.99％(重量百分比)的有效粒径在10～25μm，烧成温度为1230℃～1300℃，氧化焰中烧成。