CN103011766A - 一种镁质日用细瓷坯体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型镁质日用细瓷坯体，更进一步，涉及一种镁质日用细瓷坯体的熔剂系统，属于日用陶瓷领域。本发明镁质日用细瓷坯体，由滑石、熔剂、粘土等原料组成，其中,所述的熔剂为一种合成熔剂，该熔剂包含以下组分：以摩尔百分数计，SiO245.0～70.0%，Al2O31.0～8.0%，碱金属氧化物1.0～10.0%，碱土金属氧化物0.0～40.0%，B2O35.0～20.0%。采用本发明合成熔剂等量替代长石熔剂后，镁质日用细瓷的外观质量没有任何改变，但烧成温度降低100～150℃，抗弯强度提高到200～240MPa，热稳定性提高到240～260℃→20℃水一次热交换不炸裂。实现了镁质日用细瓷生产低温节能烧成和高性能的完美统一。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型镁质日用细瓷坯体，更进一步，涉及一种镁质日用细瓷坯体熔剂系统的组成及其合成制备方法，属于日用陶瓷领域。
背景技术
镁质日用细瓷是山东省硅酸盐研究设计院于1978年发明的一种日用细瓷新材质，曾获得国家技术发明四等奖，是唯一采用滑石为主要原料制备的日用细瓷。
镁质日用细瓷自诞生之日起，便深受市场欢迎，具有瓷质细腻、白度极高、热稳定性好、强度高等优良特性，是市场公认的日用强化瓷品种之一，经得起厨房作业的颠波碰撞，不易损坏，更适宜于机械洗涤、高温蒸煮消毒、电烤箱持续高温和微波加热等现代生活方式。
但是，以长石类矿物为熔剂的镁质瓷坯体，在高温烧结过程中，产生的高温液相的数量和粘度随烧成温度变化非常剧烈，导致镁质日用细瓷自诞生以来烧成温度范围很窄，仅15℃左右，产品变形趋势很大，器形规整度很差。为解决产品变形问题，产业界不惜加大产品的厚度，导致镁质日用细瓷制品笨重，厚度甚至达到十几个毫米厚，而且变形度仍然不能彻底解决。上述生产现状导致镁质强化瓷沦为中低档陶瓷的行列。另外，镁质日用细瓷烧成温度普遍较高，大多在1320～1350℃，能耗较大，节能降耗压力较大。
为此，很多科技人员开展了大量的工作，均未得到显著的改善，亦未有产业化成果。
发明目的及内容
本发明的目的在于解决镁质日用细瓷自诞生以来，存在的的烧成温度高、烧成温度范围窄的固有缺陷，而提供一种新型合成熔剂，该合成熔剂，一方面可以完全替代长石熔剂实现镁质日用细瓷坯体的液相烧结，而且烧成温度低、烧成范围宽；另一方面，在瓷胎冷却过程中，该熔剂可以几乎全部晶化，转变为极细小晶体，这样在不改变镁质日用细瓷优良外观的前提下，将传统镁质日用细瓷瓷胎中的玻璃相几乎全部转变为极细小晶体，显著提升传统镁质日用细瓷的理化性能，尤其是机械强度和热稳定性，不仅彻底解决了镁质日用细瓷诞生以来存在的烧成温度高、烧成温度范围窄的固有缺陷，而且显著提升了镁质日用细瓷的理化性能。
本发明的目的可以通过以下技术措施来实现：
本发明镁质日用细瓷坯体，由滑石、熔剂、粘土等原料组成，其中，所述的熔剂为一种合成熔剂，该熔剂包含以下组分：以摩尔百分数计，SiO2 45.0～70.0%，Al2O3 1.0～8.0%，碱金属氧化物1.0～10.0%，碱土金属氧化物0.0～40.0%，B2O35.0～20.0%。
或者，所述的合成熔剂包含以下化学组分：以质量百分数计，SiO2 45.0～70.0%，Al2O33.0～12.0%，碱金属氧化物2.0～10.0%，碱土金属氧化物0.0～42.0%，B2O35.0～20.0%。
其中，所述的碱金属氧化物为氧化锂、氧化钾、氧化钠中的任意一种或其任意组合；所述的碱土金属氧化物为氧化钙、氧化镁、氧化锌、氧化钡、氧化锶中的任意一种或其任意组合。
另外，本发明所述的合成熔剂还包含二氧化钛、二氧化锆、硅酸锆、氟化钙、骨灰、磷酸钙中的任意一种或其任意组合，其含量以摩尔百分数计为0～10.0%。
或者，所述的合成熔剂还包含二氧化钛、二氧化锆、硅酸锆、氟化钙、骨灰、磷酸钙中的任意一种或其任意组合，其含量以质量百分数计为0～15.0%。
优化选择，本发明所述的镁质日用细瓷坯体，使用的合成熔剂包含以下组分：以摩尔百分数计，SiO2 55.0～65.0%，Al2O33.0～6.0%，碱金属氧化物3.0～7.0%，碱土金属氧化物8.0～25.0%，B2O3 8.0～15.0%。
或者，所述的合成熔剂包含以下化学组分：以质量百分数计，SiO2 50.0～65.0%，Al2O34.5～10.0%，碱金属氧化物4.0～9.0%，碱土金属氧化物10.0～30.0%，B2O39.0～16.0%。
本发明所述镁质日用细瓷坯体的熔剂的制备方法是：将所述化学组分对应的各种原料预先混合均匀后，在1250～1650℃温度下熔融、水淬后，便得到所述的合成熔剂。
所述的合成熔剂在镁质日用细瓷坯体中的用量，以质量百分数计，为5～20%。
本发明与现有技术相比，具有以下技术特点和效果：
1、本发明采用SiO2-Al2O3-R2O-RO-B2O3系统为熔剂系统的基础组成，并且辅以各种引晶剂和细晶剂，如TiO2、ZrO2、ZrSiO4、氟化钙、骨灰、磷酸钙，等，既保证了熔剂系统在高温下可以具有长石熔剂相同的烧结行为（熔体高温粘度、高温粘度随温度变化的速率），完全可以替代长石熔剂，实现镁质日用细瓷坯体的低温液相烧结，又保证了熔剂系统在瓷胎冷却过程中能够整体析晶，且析出的晶体为极细小晶体，从而保证了本发明目的的实现。
本发明合成熔剂的SEM照片、XRD图片和差热-失重曲线见附图所示。
2、在镁质日用细瓷坯体中，采用本发明合成熔剂等量替代长石熔剂后，镁质日用细瓷的外观质量，如白度、透光度、瓷质细腻程度等，没有任何改变，但烧成温度显著降低，实验表明，可以降低100～150℃,实现了镁质日用细瓷的低温节能生产。
3、采用本发明合成熔剂等量替代长石熔剂后，镁质日用细瓷瓷胎的理化性能得到大幅度提高。实验表明，镁质日用细瓷的抗弯强度可以由120～140MPa，提高到220～240MPa，热稳定性可以由200～220℃→20℃水一次热交换不炸裂，提高到240～260℃→20℃水一次热交换不炸裂，获得了突出的技术效果。
4、采用本发明合成熔剂等量替代长石熔剂后，镁质日用细瓷瓷胎的烧成温度范围得到大幅度提高，由15℃提高到30～40℃，大幅度降低了镁质日用细瓷的生产难度，保证了其产品规整度，实现了镁质日用细瓷的薄胎化和高档化生产。
5、实现了镁质日用细瓷生产低温节能烧成和高性能的完美统一。
附图说明
附图1本发明合成熔剂的SEM照片；
附图2本发明合成熔剂的XRD图片；
附图3本发明合成熔剂的差热-失重曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
本发明镁质日用细瓷坯体，由滑石、熔剂、粘土等原料组成，所述的熔剂为一种合成熔剂，包含以下化学组分：以摩尔百分数计，SiO263.5%，Al2O33.2%，K2O 3.1%，CaO 4.0%，MgO 3.2%，ZnO 3.1%，B2O312.7%，氟化钙2.4%，氧化锆4.8%。或者，以质量百分数计，SiO257.0%，Al2O34.8%，K2O 4.5%，CaO 3.3%，MgO 1.9%，ZnO 3.9%，B2O313.1%，氟化钙2.7%，氧化锆8.8%。
上述合成熔剂的制备方法是：
将上述化学组分首先计算出各自对应的各种原料（以质量百分数计）：
钾长石24%，硅灰石6%，滑石5%，锆英石11.5%，硼酸21%，石英24%，硝酸钾2.5%，氧化锌3.5%，萤石2.5%。
将上述原料预先混合均匀后，在1380℃温度下熔融、水淬后，便得到所述的镁质日用细瓷坯体烧结用熔剂系统。
本发明合成熔剂的SEM照片、XRD图片和差热-失重曲线见附图1-3所示。
从附图1可以看出，本发明合成熔剂高温熔体冷却到室温后，几乎全部转变为细小晶体，晶体大小均匀一致，平均在2um左右。
从附图2XRD曲线亦可以看出，本发明合成熔剂高温熔体冷却到室温后，几乎全部转变为晶相，无玻璃相存在。
从附图3可以看出，本发明合成熔剂在测试温度范围内（0-1100℃），其差热曲线为一条平滑DTA曲线，无明显放热峰，这说明在测试条件下（0~1100℃），无法找到合成熔剂熔体的析晶起始温度，即合成熔剂熔体在1100℃以上就已经开始析晶，这与本发明预期的高温快速整体析晶相一致。
其它实施例见下表所示（以下合成熔剂的组成均以摩尔百分数表示）。
制备工艺同实施例1。
| 实施例序号 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| SiO2 | 45 | 50 | 55 | 60 | 65 | 70 |
| Al2O3 | 8 | 7 | 6 | 4 | 2 | 1 |
| K2O | 3 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| Na2O | 3 | 4 | 2 | 0 | 0 | 0 |
| Li2O | 4 | 0 | 1 | 2 | 1 | 1 |
| CaO | 15 | 12 | 14 | 10 | 5 | 0 |
| MgO | 5 | 3 | 5 | 3 | 8 | 5 |
| ZnO | 5 | 4 | 5 | 2 | 2 | 3 |
| BaO | 2 | 5 | 0 | 2 | 0 | 0 |
| SrO | 5 | 4 | 0 | 2 | 0 | 0 |
| B2O3 | 5 | 7 | 9 | 13 | 16 | 20 |
| 实施例序号 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| SiO2 | 45 | 50 | 55 | 60 | 65 | 70 |
| Al2O3 | 8 | 7 | 6 | 4 | 2 | 1 |
| K2O | 3 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| Na2O | 3 | 4 | 2 | 0 | 0 | 0 |
| Li2O | 4 | 0 | 1 | 2 | 1 | 1 |
| CaO | 15 | 12 | 14 | 10 | 5 | 0 |
| MgO | 5 | 3 | 5 | 3 | 8 | 5 |
| ZnO | 5 | 4 | 5 | 2 | 2 | 3 |
| BaO | 2 | 5 | 0 | 2 | 0 | 0 |
| SrO | 5 | 4 | 0 | 2 | 0 | 0 |
| B2O3 | 5 | 7 | 9 | 13 | 16 | 20 |
| 外加组分 | ||||||
| 氧化钛 | 10 | 8 | 6 | 4 | 2 | 1 |
| 实施例序号 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 |
| SiO2 | 45 | 50 | 55 | 60 | 65 | 70 |
| Al2O3 | 8 | 7 | 6 | 4 | 2 | 1 |
| K2O | 3 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| Na2O | 3 | 4 | 2 | 0 | 0 | 0 |
| Li2O | 4 | 0 | 1 | 2 | 1 | 1 |
| CaO | 15 | 12 | 14 | 10 | 5 | 0 |
| MgO | 5 | 3 | 5 | 3 | 8 | 5 |
| ZnO | 5 | 4 | 5 | 2 | 2 | 3 |
| BaO | 2 | 5 | 0 | 2 | 0 | 0 |
| SrO | 5 | 4 | 0 | 2 | 0 | 0 |
| B2O3 | 5 | 7 | 9 | 13 | 16 | 20 |
| 外加组分 | ||||||
| 硅酸锆 | 10 | 9 | 7 | 5 | 3 | 1 |
| 实施例序号 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 |
| SiO2 | 45 | 50 | 55 | 60 | 65 | 70 |
| Al2O3 | 8 | 7 | 6 | 4 | 2 | 1 |
| K2O | 3 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| Na2O | 3 | 4 | 2 | 0 | 0 | 0 |
| Li2O | 4 | 0 | 1 | 2 | 1 | 1 |
| CaO | 15 | 12 | 14 | 10 | 5 | 0 |
| MgO | 5 | 3 | 5 | 3 | 8 | 5 |
| ZnO | 5 | 4 | 5 | 2 | 2 | 3 |
| BaO | 2 | 5 | 0 | 2 | 0 | 0 |
| SrO | 5 | 4 | 0 | 2 | 0 | 0 |
| B2O3 | 5 | 7 | 9 | 13 | 16 | 20 |
| 外加组分 | ||||||
| 氧化钛 | 2 | 2 | 0 | 5 | 0 | 0 |
| 氧化锆 | 2 | 0 | 0 | 0 | 2 | 5 |
| 硅酸锆 | 2 | 2 | 3 | 0 | 0 | 0 |
| 氟化钙 | 2 | 3 | 4 | 0 | 5 | 1 |
| 骨灰 | 2 | 0 | 2 | 3 | 1 | 4 |
| 实施例序号 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 |
| SiO2 | 45 | 50 | 55 | 60 | 65 | 70 |
| Al2O3 | 8 | 7 | 6 | 4 | 2 | 1 |
| K2O | 3 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| Na2O | 3 | 4 | 2 | 0 | 0 | 0 |
| Li2O | 4 | 0 | 1 | 2 | 1 | 1 |
| CaO | 15 | 12 | 14 | 10 | 5 | 0 |
| MgO | 5 | 3 | 5 | 3 | 8 | 5 |
| ZnO | 5 | 4 | 5 | 2 | 2 | 3 |
| BaO | 2 | 5 | 0 | 2 | 0 | 0 |
| SrO | 5 | 4 | 0 | 2 | 0 | 0 |
| B2O3 | 5 | 7 | 9 | 13 | 16 | 20 |
| 外加组分 | ||||||
| 氧化钛 | 3 | 3 | 0 | 5 | 0 | 0 |
| 氧化锆 | 0 | 0 | 1 | 0 | 2 | 5 |
| 硅酸锆 | 2 | 3 | 3 | 0 | 0 | 0 |
| 氟化钙 | 2 | 3 | 1 | 0 | 5 | 1 |
| 磷酸钙 | 2 | 0 | 2 | 3 | 1 | 4 |
| 实施例序号 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 |
| SiO2 | 45 | 60 | 60 | 65 | 65 | 65 |
| Al2O3 | 8 | 9 | 10 | 8 | 8 | 8 |
| K2O | 6 | 0 | 2 | 2 | 0 | 0 |
| Na2O | 0 | 0 | 0 | 0 | 4 | 2 |
| Li2O | 0 | 5 | 4 | 2 | 3 | 4 |
| CaO | 15 | 10 | 5 | 5 | 0 | 0 |
| MgO | 12 | 3 | 8 | 4 | 0 | 0 |
| ZnO | 5 | 2 | 2 | 4 | 2 | 0 |
| BaO | 0 | 0 | 0 | 0 | 4 | 5 |
| SrO | 0 | 0 | 0 | 0 | 4 | 6 |
| B2O3 | 6 | 11 | 9 | 10 | 10 | 10 |
| 外加组分 | ||||||
| 硅酸锆 | 4 | 2 | 3 | 2 | 6 | 2 |
| 骨灰 | 4 | 5 | 2 | 6 | 1 | 2 |
Claims (9)
1.一种镁质日用细瓷坯体，由滑石、熔剂、粘土等原料组成，其特征在于，所述的熔剂为一种合成熔剂，该熔剂包含以下组分：以摩尔百分数计，SiO245.0～70.0%，Al2O31.0～8.0%，碱金属氧化物1.0～10.0%，碱土金属氧化物0.0～40.0%，B2O35.0～20.0%。
2.如权利要求1所述的镁质日用细瓷坯体，其特征在于，所述的合成熔剂包含以下化学组分：以质量百分数计，SiO245.0～70.0%，Al2O33.0～12.0%，碱金属氧化物2.0～10.0%，碱土金属氧化物0.0～42.0%，B2O35.0～20.0%。
3.如权利要求1所述的镁质日用细瓷坯体，其特征在于，所述的碱金属氧化物为氧化锂、氧化钾、氧化钠中的任意一种或其任意组合；所述的碱土金属氧化物为氧化钙、氧化镁、氧化锌、氧化钡、氧化锶中的任意一种或其任意组合。
4.如权利要求1所述的镁质日用细瓷坯体，其特征在于，所述的合成熔剂还包含二氧化钛、二氧化锆、硅酸锆、氟化钙、骨灰、磷酸钙中的任意一种或其任意组合，其含量以摩尔百分数计为0～10.0%。
5.如权利要求2所述的镁质日用细瓷坯体，其特征在于，所述的合成熔剂还包含二氧化钛、二氧化锆、硅酸锆、氟化钙、骨灰、磷酸钙中的任意一种或其任意组合，其含量以质量百分数计为0～15.0%。
6.如权利要求1所述的镁质日用细瓷坯体，其特征在于，所述的合成熔剂包含以下组分：以摩尔百分数计，SiO255.0～65.0%，Al2O33.0～6.0%，碱金属氧化物3.0～7.0%，碱土金属氧化物8.0～25.0%，B2O38.0～15.0%。
7.如权利要求2所述的镁质日用细瓷坯体，其特征在于，所述的合成熔剂包含以下化学组分：以质量百分数计，SiO250.0～65.0%，Al2O34.5～10.0%，碱金属氧化物4.0～9.0%，碱土金属氧化物10.0～30.0%，B2O39.0～16.0%。
8.如权利要求1所述的镁质日用细瓷坯体，其特征在于，所述的熔剂的制备方法是：将所述化学组分对应的各种原料预先混合均匀后，在1250～1650℃温度下熔融、水淬后，便得到所述的合成熔剂。
9.如权利要求1所述的镁质日用细瓷坯体，其特征在于，所述的合成熔剂在镁质日用细瓷坯体中的用量，以质量百分数计，为5～20%。
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| CN2012105723563A CN103011766A (zh) | 2012-12-25 | 2012-12-25 | 一种镁质日用细瓷坯体 |
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| CN2012105723563A CN103011766A (zh) | 2012-12-25 | 2012-12-25 | 一种镁质日用细瓷坯体 |
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| CN103011766A true CN103011766A (zh) | 2013-04-03 |
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| CN2012105723563A Pending CN103011766A (zh) | 2012-12-25 | 2012-12-25 | 一种镁质日用细瓷坯体 |
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| CN (1) | CN103011766A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109761632A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-05-17 | 苏州天红陨星文化传播有限公司 | 用于制备陨石活化水的陶瓷、制备方法及其用途 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1724459A (zh) * | 2005-06-23 | 2006-01-25 | 青岛科技大学 | 日用强化瓷及其制备方法 |
-
2012
- 2012-12-25 CN CN2012105723563A patent/CN103011766A/zh active Pending
Patent Citations (1)
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 《中国硅酸盐学会陶瓷分会2012年学术年会论文集》 20121119 刘昆等 超低温（<=1100℃）玻化砖的研究与开发 第15-17页 1-9 , * |
| 刘昆等: "超低温（≤1100℃）玻化砖的研究与开发", 《中国硅酸盐学会陶瓷分会2012年学术年会论文集》 * |
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| CN109761632A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-05-17 | 苏州天红陨星文化传播有限公司 | 用于制备陨石活化水的陶瓷、制备方法及其用途 |
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