CN1330603C - 日用强化瓷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种日用强化瓷及其制备方法,属于高档日用细瓷领域。所述强化瓷坯体包括滑石、长石、粘土类矿物等组分,其中,所述的长石为钠长石。具体来讲,所述坯体主要包括以下组分:滑石65.00-80.00%(质量百分数,以下同),钠长石5.00-20.00%,粘土类矿物5.00-20.00%。坯料由累计百分数占90%以上的不大于10um(微米)的颗粒组成。瓷胎显微结构中晶相组分为原顽辉石(MgO·SiO2)95.00-100.00%和石英0-5.00%。采用二次烧成工艺,即高温(1250-1350℃)素烧和低温(1100-1200℃)釉烧相结合的工艺。本发明具有瓷质细腻、白度高,透光度好,烧成温度范围宽、机械强度高,热稳定性好等优点,易于推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种日用强化瓷及其制备方法,属于高档日用细瓷领域。
背景技术
强化瓷是目前国内外市场上十分畅销的高档日用陶瓷。其主要特点是材质的抗冲击强度和抗弯强度高,热稳定性好。强化瓷制品不易碰破口沿,适宜高温消毒、机械洗涤及微波炉快速升温。1975年前苏联出现了高强度低温瓷;1983年前西德在陶瓷三组分的基础上,通过调整成分,把日用陶瓷的强度提高了1倍;1989年日本近50家陶瓷公司投入日用强化瓷的研究,生产出的强化日用陶瓷的强度比传统日用陶瓷的强度提高了2~3倍。我国台湾地区生产的大同强化瓷,通过添加氧化铝使日用陶瓷的强度提高了1~2倍;我国大陆先后有一些科研单位和生产厂家研究并试生产了强化日用陶瓷,取得了良好的效果。
目前国内外日用陶瓷的材质有多种类型,已开发生产的主要有高铝质、高硅质、滑石瓷。
高铝强化瓷是在传统日用瓷三元系统配料基础上加入10~30wt%的工业氧化铝制得的陶瓷材料,抗弯强度高(达140Mpa以上),冲击韧性好,热稳定性好,是目前强化瓷主导产品,但瓷胎白度差、几乎无透光度,体积密度大且产品成本高。
高硅质强化瓷是以K2O(Na2O)-AL2O3-SiO2三元系统为基础配方,制得的以细小且分布均匀的石英晶相为主的陶瓷制品,瓷胎透光度好,机械强度满足强化瓷要求,但其烧成温度范围窄,变形度大,且热稳定性难以控制。
滑石瓷是以滑石-钾长石-粘土三元系统为基础配方的日用细瓷,白度高,透光度好,抗弯强度高,但是瓷胎的烧成温度范围非常窄,仅为15℃,在强化瓷材质中,其烧成温度范围最窄。在实际烧结过程中很容易造成瓷坯坍塌或变形,故而在实际生产中多采用加大产品厚度的方法,解决产品的变形,导致产品“粗、笨”。
因此,研制一种白度高、透光度好、热稳定性好、烧成温度范围宽、器型规整的高档日用强化瓷具有重大的技术和经济意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种机械强度高、热稳定性好、烧成温度范围宽,且白度高、透光度好的高档日用强化瓷。
本发明的目的可由以下技术方案来实现:
本发明所述日用强化瓷,其坯体主要包括滑石、钠长石、粘土类矿物等组分,主要包括以下质量百分数的组分:滑石65.00-80.00%,钠长石5.00-20.00%,粘土类矿物5.00-20.00%;所述强化瓷坯料由累计百分数占90%以上的不大于10微米的颗粒组成。
所述强化瓷坯体主要包括以下质量百分数的组分:滑石70.00-75.00%,钠长石5.00-15.00%,粘土类矿物10.00-20.00%。
所述强化瓷坯体主要包括以下质量百分数的化学组分:SiO260.00-72.45%,Al2O3 5.00-10.00%,CaO 0-1.50%,MgO20.00-28.00%,K2O 0-0.50%,Na2O 0.50-2.50%。
所述强化瓷坯体主要包括以下质量百分数的化学组分:SiO265.00-70.00%,Al2O3 5.00-8.00%,CaO 0-1.00%,MgO 21.00-25.00%,K2O 0-0.50%,Na2O 0.50-1.50%。
所述强化瓷瓷胎的显微结构中,主要包括以下质量百分数的晶相组分:原顽辉石95.00-100.00%和石英0-5.00%。
所述强化瓷坯体中,钠长石的质量百分数的主要化学组分:K2O+Na2O含量不小于8.50%,其中K2O含量不大于1.50%。
所述强化瓷坯体组成中,外加有质量百分数0-5.00%的添加剂,该添加剂为白云石、碳酸钡、石灰石的混合物或其中之一。
所述强化瓷制品在制备过程中,采用二次烧成工艺,即高温素烧和低温釉烧相结合的工艺;在高温素烧过程中采用还原气氛烧成。
所述强化瓷的制备工艺如下:
素烧瓷胎的制备工艺:将滑石、钠长石、粘土类矿物、添加剂等原料用湿球磨法单独细磨,每种原料达到所述颗粒组成后,按照坯料组成要求的质量百分比例混合,过筛,除铁,滤泥,粗练泥,陈腐,精练泥,坯体成型,1250-1350℃高温素烧,拣瓷、检验合格即得素烧瓷胎;
釉烧制品的制备工艺:采用低温熔块釉上釉,1100-1200℃低温釉烧,拣瓷、检验合格即得釉烧制品。
本研究一反滑石瓷K2O-MgO-Al2O3-SiO2系配料组成,采用Na2O-MgO-Al2O3-SiO2系配料系统,以钠长石为主体助熔剂。在高温烧成过程中,虽然坯体中高温液相数量随温度变化仍较剧烈,但钠长石形成的高温熔体对大量滑石的分解产物——游离石英有极强的溶解作用,导致坯体中高温熔体的粘度很大,从而抵消了液相量的变化对坯体高温变形的不利影响;同时,导致瓷胎显微结构中几乎无游离石英的存在,极大的提高了瓷胎的机械强度和热稳定性。
因此,相对于现有技术而言,本发明强化瓷具有显著的特点:
1、烧成温度范围宽,达到40℃。远远超过了传统滑石瓷(15℃)的烧成温度范围。产品器型规整,生产复杂性大大减小,生产难度小,易于产业化推广。
2、机械强度高,达到240MPa,是目前日用强化瓷强度的近两倍。
3、热稳定性好:240℃→20℃水一次热交换不炸裂;
4、首次实现了滑石质瓷的二次烧成,将滑石质强化瓷提高到高档用瓷的水平。
5、产品白度高(88%),透光度好(>40%,1mm薄片),瓷质细腻、釉面光润。
具体实施方式
本发明具体实施例如下:
实施例1:
一种强化瓷,其坯体主要包括以下组分:滑石65%(质量百分数,以下同),钠长石18%,高岭土10%,粘土7%。
所述坯体化学组分为:SiO2 67.00%,Al2O3 8.19%,CaO 0.93%,MgO21.65%,K2O 0.18%,Na2O 1.66%。
所述坯体中钠长石化学组成为:SiO2 73.45%,Al2O3 16.54%,CaO0.35%,MgO 0.15%,K2O 0.50%,Na2O 8.85%,烧失量0.34%。
所述瓷胎显微结构中,晶相组分为:原顽辉石(MgO·SiO2)100.00%。
其生产工艺如下:
素烧瓷胎的制备工艺:将滑石、钠长石、粘土、高岭土用湿球磨法单独细磨,每种原料达到所述颗粒组成[不大于10um(微米)的颗粒累计百分数占90%以上]后,按照坯料组成要求的质量百分比例混合,过筛,除铁,滤泥,粗练泥,陈腐,精练泥,坯体成型,高温素烧(1250℃,还原气氛);
釉烧制品的制备工艺:采用低温熔块釉上釉,1150℃低温釉烧,拣瓷、检验合格即得釉烧制品。
实施例2:
一种强化瓷,其坯体包括以下组分:滑石70%(质量百分数,以下同),钠长石15%,高岭土10%,粘土5%。
所述坯体化学组分为:SiO2 66.58%,Al2O3 7.38%,CaO 0.94%,MgO23.20%,K2O 0.14%,Na2O 1.38%。
所述坯体中钠长石化学组成为:SiO2 72.45%,Al2O3 16.24%,CaO0.35%,MgO 0.15%,K2O 0.90%,Na2O 9.45%,烧失量0.46%
所述瓷胎显微结构中,晶相组分为:原顽辉石(MgO·SiO2)98.00%,石英2.00%。
其生产工艺如下:
素烧瓷胎的制备工艺:将滑石、钠长石、粘土、高岭土用湿球磨法单独细磨,每种原料达到所述颗粒组成[不大于10um(微米)的颗粒累计百分数占90%以上]后,按照坯料组成要求的质量百分比例混合,过筛,除铁,滤泥,粗练泥,陈腐,精练泥,坯体成型,高温素烧(1280℃,还原气氛);
釉烧制品的制备工艺:采用低温熔块釉上釉,1150℃低温釉烧,拣瓷、检验合格即得釉烧制品。
实施例3:
一种强化瓷,其坯体包括以下组分:滑石75%(质量百分数,以下同),钠长石13%,高岭土10%,粘土2%。
所述坯体化学组分为:SiO2 66.14%,Al2O3 6.60%,CaO 0.93%,MgO24.69%,K2O 0.09%,Na2O 1.18%。
所述坯体中钠长石化学组成为:SiO2 72.45%,Al2O3 16.24%,CaO0.35%,MgO 0.15%,K2O 0.90%,Na2O 9.45%,烧失量0.46%
所述瓷胎显微结构中,晶相组分为:原顽辉石(MgO·SiO2)97.00%,石英3.00%。
其生产工艺如下:
素烧瓷胎的制备工艺:将滑石、钠长石、粘土、高岭土用湿球磨法单独细磨,每种原料达到所述颗粒组成[不大于10um(微米)的颗粒累计百分数占90%以上]后,按照坯料组成要求的质量百分比例混合,过筛,除铁,滤泥,粗练泥,陈腐,精练泥,坯体成型,高温素烧(1300℃,还原气氛);
釉烧制品的制备工艺:采用低温熔块釉上釉,1150℃低温釉烧,拣瓷、检验合格即得釉烧制品。
实施例4:
一种强化瓷,其坯体包括以下组分:滑石80%(质量百分数,以下同),钠长石7%,高岭土10%,粘土3%。
所述坯体化学组分为:SiO2 65.79%,Al2O3 5.76%,CaO 0.99%,MgO2 6.37%,K2O 0.07%,Na2O 0.65%。
所述坯体中钠长石化学组成为:SiO2 71.60%,Al2O3 16.15%,CaO0.26%,MgO 0.12%,K2O 1.20%,Na2O 10.34%,烧失量0.33%
所述瓷胎显微结构中,晶相组分为:原顽辉石(MgO·SiO2)95.00%,石英5.00%。
其生产工艺如下:
素烧瓷胎的制备工艺:将滑石、钠长石、粘土、高岭土用湿球磨法单独细磨,每种原料达到所述颗粒组成[不大于10um(微米)的颗粒累计百分数占90%以上]后,按照坯料组成要求的质量百分比例混合,过筛,除铁,滤泥,粗练泥,陈腐,精练泥,坯体成型,高温素烧(1330℃,还原气氛);
釉烧制品的制备工艺:采用低温熔块釉上釉,1150℃低温釉烧,拣瓷、检验合格即得釉烧制品。
实施例5:
一种强化瓷,其坯体包括以下组分:滑石75%(质量百分数,以下同),钠长石10%,高岭土10%,粘土5%,外加2%的白云石。
所述坯体中钠长石化学组成为:SiO2 72.45%,Al2O3 16.24%,CaO0.35%,MgO 0.15%,K2O 0.90%,Na2O 9.45%,烧失量0.46%
其生产工艺如下:
素烧瓷胎的制备工艺:将滑石、钠长石、粘土、高岭土、白云石用湿球磨法单独细磨,每种原料达到所述颗粒组成[不大于10um(微米)的颗粒累计百分数占90%以上]后,按照坯料组成要求的质量百分比例混合,过筛,除铁,滤泥,粗练泥,陈腐,精练泥,坯体成型,高温素烧(1280℃,还原气氛);
釉烧制品的制备工艺:采用低温熔块釉上釉,1150℃低温釉烧,拣瓷、检验合格即得釉烧制品。
实施例6:
一种强化瓷,其坯体包括以下组分:滑石75%(质量百分数,以下同),钠长石10%,高岭土10%,粘土5%,外加2%的碳酸钡。
所述坯体中钠长石化学组成为:SiO2 72.45%,Al2O3 16.24%,CaO0.35%,MgO 0.15%,K2O 0.90%,Na2O 9.45%,烧失量0.46%
其生产工艺如下:
素烧瓷胎的制备工艺:将滑石、钠长石、粘土、高岭土、碳酸钡用湿球磨法单独细磨,每种原料达到所述颗粒组成[不大于10um(微米)的颗粒累计百分数占90%以上]后,按照坯料组成要求的质量百分比例混合,过筛,除铁,滤泥,粗练泥,陈腐,精练泥,坯体成型,高温素烧(1300℃,还原气氛);
釉烧制品的制备工艺:采用低温熔块釉上釉,1150℃低温釉烧,拣瓷、检验合格即得釉烧制品。
实施例7:
一种强化瓷,其坯体包括以下组分:滑石75%(质量百分数,以下同),钠长石10%,高岭土10%,粘土5%,外加2%的石灰石。
所述坯体中钠长石化学组成为:SiO2 72.45%,Al2O3 16.24%,CaO0.35%,MgO 0.15%,K2O 0.90%,Na2O 9.45%,烧失量0.46%
其生产工艺如下:
素烧瓷胎的制备工艺:将滑石、钠长石、粘土、高岭土、石灰石用湿球磨法单独细磨,每种原料达到所述颗粒组成[不大于10um(微米)的颗粒累计百分数占90%以上]后,按照坯料组成要求的质量百分比例混合,过筛,除铁,滤泥,粗练泥,陈腐,精练泥,坯体成型,高温素烧(1300℃,还原气氛);
釉烧制品的制备工艺:采用低温熔块釉上釉,1150℃低温釉烧,拣瓷、检验合格即得釉烧制品。
Claims (8)
1、一种日用强化瓷,其坯体包括滑石、钠长石、粘土类矿物组分,其特征在于,所述坯体包括以下质量百分数的组分:滑石65.00-80.00%,钠长石5.00-20.00%,粘土类矿物5.00-20.00%;所述坯料由累计百分数占90%以上的不大于10微米的颗粒组成。
2、如权利要求1所述的日用强化瓷,其特征在于,所述坯体包括以下质量百分数的组分:滑石70.00-75.00%,钠长石5.00-15.00%,粘土类矿物10.00-20.00%。
3、如权利要求1所述的日用强化瓷,其特征在于,所述坯体包括以下质量百分数的化学组分:SiO2 60.00-72.45%,Al2O3 5.00-10.00%,CaO 0-1.50%,MgO 20.00-28.00%,K2O 0-0.50%,Na2O 0.50-2.50%。
4、如权利要求3所述的日用强化瓷,其特征在于,所述坯体包括以下质量百分数的化学组分:SiO2 65.00-70.00%,Al2O3 5.00-8.00%,CaO0-1.00%,MgO 21.00-25.00%,K2O 0.00-0.50%,Na2O 0.50-1.50%。
5、如权利要求1所述的日用强化瓷,其特征在于,所述瓷胎显微结构包括以下质量百分数的晶相组分:原顽辉石95.00-100.00%和石英0-5.00%。
6、如权利要求1所述的日用强化瓷,其特征在于,所述钠长石的质量百分数的化学组分:K2O+Na2O含量不小于8.50%,其中K2O含量不大于1.50%。
7、如权利要求1所述的日用强化瓷,其特征在于,所述坯体组成中外加有质量百分数0-5.00%的添加剂,该添加剂为白云石、碳酸钡、石灰石的混合物或其中之一。
8、如权利要求1所述的日用强化瓷的制备方法,其特征在于,在制备过程中,采用二次烧成工艺,即高温素烧和低温釉烧相结合的工艺;在高温素烧过程中采用还原气氛烧成;具体包括以下步骤:
素烧瓷胎的制备工艺:将各原料用湿球磨法单独细磨,每种原料达到所述颗粒组成后,按照坯料组成要求的质量百分比混合,过筛,除铁,滤泥,粗练泥,陈腐,精练泥,坯体成型,1250-1350℃高温素烧,拣瓷、检验合格即得素烧瓷胎;
釉烧制品的制备工艺:采用低温熔块釉施釉,1100-1200℃低温釉烧,拣瓷、检验合格即得釉烧制品。
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