CN100343195C - 低温半瓷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低温半瓷及其制备方法，低温半瓷的原料重量百分比：由分子式以Al2O3·2SiO2·2H2O为主的粘土50～65%、细瓷坯泥废料0～10%、锂瓷石3～20%、透辉石3～25%、滑石5～20%、长石0～15%组成；制备方法包括：把硬质原料破碎，去除杂质，然后按设定的重量百分比含量配制原料，把原料∶球石∶水＝1∶1.8～2∶0.8研磨18～20小时，过250目筛除铁，筛余量为0.2wt%以下，压滤练泥，坯体成型，坯体彩绘、施釉，最后采用低温一次烧成工艺，烧成温度范围102～1030℃，烧成气氛为氧化气氛，烧成周期为5～6小时。具有对各种色料适应性强、吸色均匀平滑、烧成色彩亮丽鲜艳的特点，其烧成温度比公知技术的半瓷烧成温度降低了160～180℃，大量降低能耗，节约成本。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷材料制备技术领域，具体地说，是涉及一种低温半瓷及其制备方法。
背景技术
陶瓷是实用性与艺术性相结合的日用制品，随着人民生活水平的提高和观念的改变，更趋向于个性化和多样化，半瓷就是最近几年发展起的一种陶瓷新品种，它具有瓷与陶的某些特征，其烧结温度一般在1180～1210℃，吸水率5％左右，类似精陶品质。半瓷品种繁多，色泽鲜艳，彩色丰富，釉面光亮，釉下彩装饰，不会有铅、镉重金属溶析的安全卫生问题，深受人们喜爱，尤其在欧美占有广宽市场。
目前半瓷均在釉下彩饰，若烧成温度超过1150℃，许多彩料因高温挥发而跑色，致使彩色变淡或消色，存在色彩不亮丽、不鲜艳的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对上述问题，提供一种对各种色料适应性强、吸色均匀平滑、烧成色彩亮丽鲜艳的低温半瓷及其制备方法。
本发明的原料组分和重量百分比是：
分子式以Al2O3·2SiO2·2H2O为主的粘土 50～65％；
细瓷坯泥废料 0～10％；
锂瓷石 3～20％；
透辉石 3～25％；
滑石 5～20％；
长石 0～15％。
作为本发明的优选范围，本发明的原料组分和重量百分比可以是：
分子式以Al2O3·2SiO2·2H2O为主的粘土 50～56％；
细瓷坯泥废料 5～10％；
锂瓷石 6～18％；
透辉石 5～15％；
滑石 8～15％；
长石 0～15％。
本发明的制备方法，包括：
1)、配料：先对原料进行处理，把硬质原料破碎，去除杂质，然后按分子式以Al2O3·2SiO2·2H2O为主的粘土：50～65％、细瓷坯泥废料：0～10％、锂瓷石：3～20％、透辉石：3～25％、滑石：5～20％、长石：0～15％的重量百分比含量配制原料；
2)、球磨：原料∶球石∶水＝1∶1.8～2∶0.8，在球磨机内研磨时间：18～20小时；
3)、过筛除铁：过250目筛，筛余量为0.2wt％以下；
4)、压滤练泥：脱水处理，使泥料均化和增塑；
5)、坯体成型：根据设计要求，可塑或注浆成型；
6)、坯体彩绘、施釉：按来样或设计要求彩绘，市场购买相适应的釉料上釉；
7)、烧成方法：采用低温一次烧成工艺，烧成温度范围1020～1030℃，烧成气氛为氧化气氛；烧成周期为5～6小时。
通过试验表明，本发明所用原料的工艺性能如下：
锂瓷石是一种以绢云母和石英为主，并含有少量高岭石的岩石矿状物，其化学成分中含Li2O为1.7％左右，化学成分中Na2O、K2O量较高，二者可达6.0％，使其具有很强的助熔能力，SiO2、Al2O3的含量适中，因而本身成瓷温度比较低，具有良好的瓷化特征；烧后白度高，并且烧失量较小；其中含大量绢云母矿物含量也使其自身具有较好的可塑性。所以，锂瓷石是一种性能优良的陶瓷原料，铁、钛杂质比较低，有良好的瓷化特征，熔化性能好，烧后白度高，本身可塑性较好，并能拓宽产品的烧成范围。
用锂瓷石生产出的半瓷热稳定性好，如破坏性试验可达240→20℃水中3次不裂，能降低高温快烧产品的炸裂缺陷，同时还能保证产品的其它性能不降低。
含锂矿物有较强的助熔作用，在坯料中能降低热膨胀系数，提高制品热稳定性。它在完全玻化的陶瓷坯体中，锂瓷石与长石结合，可大大降低烧成温度。
但是，锂瓷石的加入量要合适，虽然随着锂瓷石加入量的增加可改善产品的透光度和色调，但当其引入量超过一定量时，在高温烧成阶段瓷体的液相量急增，会使产品的变形率提高。
透辉石是一种含钙镁的链状结构硅酸盐矿物，化学式为：CaO·MgO·2SiO2，结构式为：CaMgSi2O6，理论化学组成是CaO 25.9％，MgO 18.5％，SiO2 55.6％，热膨胀系数较小，与陶瓷中玻璃相及莫来石相当。透辉石由于它不含挥发性成分，烧成收缩小，不仅适当提高坯体配方中CaO、MgO含量，而且能提高产品玻化程度，降低产品的烧成温度和吸水率，是一种适应低温快烧的新型节能添加剂和陶瓷原料。
透辉石的加入，能有效降低烧结温度，提高坯体瓷化度，对成功实现半瓷的低温烧成至关重要。但透辉石的掺量并非越多越好，如透辉石的掺量过多，会导致熔融物过多，造成玻璃相内部气孔来不及排除。
滑石是一种重要的含水的镁硅酸盐矿物，在陶瓷原料中是一种优良的矿化剂，分子式：3MgO·4SiO2·H2O，其晶体结构式为：Mg3(Si4O10)(OH)2，理论化学组成为SiO2 63.52％，MgO 31.72％，H2O 4.76％，由于滑石的粘结性较差，滑石加入量将影响产品的各种性能，加入量过多，会生坯强度不够，成形和运输时易破损，加入量太少，助熔又不够，虽然生坯强度好、球磨时间短，但制品不白，吸水率也大。
在陶瓷配方中加入适量的滑石，可使坯体在较低温度下形成液相，加速莫来石的形成，降低坯体烧成温度，扩大其烧成范围，同时提高制品白度、机械性能和热稳定性。
长石是一类矿物的总称，是传统的熔剂原料，有含钾量较高的长石，分子式：K2O·Al2O3·6SiO2；含钠量较高的长石，分子式：Na2O·Al2O3·6SiO2，含钙量较高的长石，分子式：CaO·AL2O3·2SiO2。在同样温度下，钾长石熔融物粘度大于钠长石熔融物粘度；熔融物粘度随温度变化的速率，钾长石又小于钠长石，且钾长石比钠长石又有较宽的熔融温度范围。因此，钾长石作熔剂原料要比钠长石烧成范围宽，且有利于窑炉操作控制。
采用长石-滑石组成的复合熔剂可用来强化其烧结过程；如果用透辉石、滑石等作熔剂原料时，更能加宽烧成范围，同时在坯料中增加SiO2、Al2O3等成分，可以提高液相高温粘度。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：
1)、本发明的配方与现有技术不同之处在于：低温半瓷的原料由普遍粘土和细瓷坯泥废料组成基料，适当加入良好的瓷化特征、熔化性能好、烧后白度高、本身可塑性较好的锂瓷石和适应低温快烧的新型节能添加剂和陶瓷原料透辉石，辅助加入性能优良的矿化剂滑石，视锂瓷石加入量，适当加入长石；所制作的泥料，可满足可塑成型和注浆成型的要求，用此泥料制成的坯体，具有胎体平滑细腻、坯体强度高、对各种色料适应性强、吸色均匀、呈色稳定的特点。
2)、采用本发明的配方而决定本发明的制备方法，本发明的制备方法与现有技术不同之处在于：坯体成型及坯体彩绘、施釉后，烧成方法：采用低温一次烧成工艺，烧成温度范围1020～1030℃，烧成气氛为氧化气氛；烧成周期为5～6小时，其烧成温度比公知技术的半瓷烧成温度降低了160～180℃，因为烧成是日用陶瓷生产过程中耗能最多的工序，其成本约占产品总成本的35～40％，所以，本发明可以大幅度降低成本。
3)、本发明的优点在于利用普通粘土和部分生产细瓷坯泥废料作为基料，充分利用了自然资源，通过适量加入锂瓷石和透辉石，使半瓷烧成温度降至1020～1030℃，既可节约能耗，又可提高对各种色料的适应性，解决了半瓷因烧成温度偏高、色彩变淡和跑色的问题，提高和拓宽了彩料的应用。低温半瓷具有器形规整，发色稳定，色彩鲜艳亮丽，釉面光亮，吸水率为4.5～5.5％和热稳定性(α为210～215×10～7/℃)，均达到半瓷质量要求，有很强市场竞争能力。
具体实施方式
实施例1
一种低温半瓷杯
其原料重量百分比由分子式以Al2O3·2SiO2·2H2O为主的粘土：50～60％、细瓷坯泥废料：5％、锂瓷石Li2O·Al2O3·6SiO2·2H2O：8～12％、透辉石CaO·MgO·2SiO2：8～12％、黑滑石3MgO·4SiO2·H2O：10～15％、钾长石K2O·Al2O3·6SiO2：5～10％组成。
实施例2
一种低温半瓷杯的制备方法：
1)、配料：先对原料进行处理，把硬质原料破碎，去除杂质；然后，按分子式以Al2O3·2SiO2·2H2O为主的粘土：50～60％、细瓷坯泥废料：5％、锂瓷石：8～12％、透辉石：10％、黑滑石：10～15％、钾长石：5～10％的含量配制原料；
2)、球磨：原料∶球石∶水＝1∶1.8∶0.8，在球磨机内研磨时间为18小时；
3)、过筛除铁：过250目筛，筛余量为0.2wt％以下；
4)、压滤练泥：脱水处理，使泥料均化和增塑；
5)、坯体成型：根据设计要求，塑制成型；
6)、坯体彩绘、施釉：按来样或设计要求彩绘，市场购买相适应的釉料上釉；
7)、烧成方法：采用低温一次烧成工艺，烧成温度范围1020～1030℃，烧成气氛为氧化气氛；烧成周期为5～6小时。
Claims (3)
1、一种低温半瓷，原料组分和重量百分比是：
分子式以Al2O3·2SiO2·2H2O为主的粘土 50～65％；
细瓷坯泥废料 0～10％；
锂瓷石 3～20％；
透辉石 3～25％；
滑石 5～20％；
长石 0～15％。
2、根据权利要求1所述的低温半瓷，原料组分和重量百分比是：
分子式以Al2O3·2SiO2·2H2O为主的粘土 50～56％；
细瓷坯泥废料 5～10％；
锂瓷石 6～18％；
透辉石 5～15％；
滑石 8～15％；
长石 0～15％。
3、一种低温半瓷的制备方法，其特征在于，包括：
1)、配料：先对原料进行处理，把硬质原料破碎，去除杂质，然后按分子式以Al2O3·2SiO2·2H2O为主的粘土：50～65％、细瓷坯泥废料：0～10％、锂瓷石：3～20％、透辉石：3～25％、滑石：5～20％、长石：0～15％的重量百分比含量配制原料；
2)、球磨：原料∶球石∶水＝1∶1.8～2∶0.8，在球磨机内研磨时间：18～20小时；
3)、过筛除铁：过250目筛，筛余量为0.2wt％以下；
4)、压滤练泥：脱水处理，使泥料均化和增塑；
5)、坯体成型：根据设计要求，可塑或注浆成型；
6)、坯体彩绘、施釉：按来样或设计要求彩绘，市场购买相适应的釉料上釉；
7)、烧成方法：采用低温一次烧成工艺，烧成温度范围1020～1030℃，烧成气氛为氧化气氛；烧成周期为5～6小时。
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