CN100360459C

CN100360459C - 中低温细瓷及其制备方法

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Publication number: CN100360459C
Application number: CNB2003101114035A
Authority: CN
Inventors: 张俊
Original assignee: HUANQIU CERAMIC CO Ltd JINGDEZHEN
Current assignee: HUANQIU CERAMIC CO Ltd JINGDEZHEN
Priority date: 2003-11-14
Filing date: 2003-11-14
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2023-11-14
Also published as: CN1616380A

Abstract

本发明涉及一种中低温细瓷及其制备方法，尤其是一种碱金属元素，碱土金属元素较高，烧成温度较低的中低温色胎细瓷及其制备方法。本发明原料由基料和碱土金属化合物组成，基料中的二元基本成分为绢云母类瓷石瓷石与高岭土，原料中的三类主要的氧化物为SiO₂、Al₂O₃、M₂O与RO，M为碱金属元素，R为碱土金属元素，其中按原料总重量百分比，SiO₂ 50-70%，Al₂O₃ 20-30%，M₂O与RO共计7.3-12%。超常规范围加大M₂O与RO的用量，最直接的效果是在保证细瓷正常性能质量指标的前提下，将烧成温度降至1150-1230℃，节约大量的能源，颜料选择范围更大，加工方式更广泛。

Description

中低温细瓷及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种中低温细瓷及其制备方法，尤其是一种碱金属元素，碱土金属元素较高，烧成温度较低的中低温细瓷及其制备方法。

背景技术

传统细瓷的配方有多种，北方细瓷常采用粘土——长石——石英三元组份配方的长石质瓷的化学组成范围一般为SiO₂66-75％，Al₂O₃19-25％，M₂O与RO为4-6.5％，其中M为碱金属元素，R为碱土金属，下文中M，R都是相同含义，以景德镇代表的南方细瓷常采用的另一种瓷石——高岭土两元组份配方的绢云母质瓷的化学组成范围一般为SiO₂60-70％，Al₂O₃22-30％，M₂O与RO为4.5-7％，可见，绢云母质瓷与长英瓷的化学成份相近，但绢云母质瓷在某些方面有特色，绢云母瓷的Al₂O₃的含量较高一些，所以绢云母质的显微结构也主要由莫来石，石英，玻璃相和少量气孔组成。其中石英含量大致为8-22％，莫来石含量大致为20-30％，玻璃相含量大致为50-60％，绢云母质瓷的显微结构除与长石质瓷有共同点以外，还有其特有的结构——云母“残骸”。颗粒细小的绢云母在烧成过程中，金属离子特别是层间钾离子的扩散导致铝离子过饱和，因而易在层间附近首先形成短柱状的莫来石，绢云母类瓷石由绢云母和石英高岭石组成，绢云母的主分分子式为K₂O₃Al₂O₃6SiO₂2H₂O，绢云母还含有少量M₂O与RO，Fe₂O₃，Mn、Cr、V等元素的化合物杂质，绢云母在瓷坯中起着双重作用，绢云母作为细瓷原料与高岭土一样赋于坯体在成形时所必需的可塑性，而又如长石一样在烧成时起到助熔剂的作用，因此瓷石兼有高岭土和长石二者在细瓷坯体中所起的作用。尽管以SiO₂；Al₂O₃；M₂O与RO，的化学组成范围来看，绢云母质瓷与长石质瓷的化学成份相近，但在示性矿物组份上却存在明显的差异，在性能特点上有其特有的优势，一是由于绢云母类瓷石含有大量的细晶石英及其绢云母，使制品有着比长石质瓷更良好的透光度。二是由于瓷胎中石英与莫来石晶体的存在，又使得制品在中低温烧成范围内烧结成瓷，在很多方面同样能达到硬质瓷的性能指标。三是由于绢云母熔融温度较低，高温粘度大，能在较低温度下形成丰富的莫来石晶体，使得瓷胎不仅在较低温度下烧结成瓷，而且有看宽泛的烧成范围和抵抗温变形的能力。

但是现有的绢云母类瓷石——高岭土两元组份配方中，M₂O与RO的范围一直控制在4.5-7％，这样的配方烧成温度在1250℃以上，烧成温度高意味消耗更多的能源，而且可选择的细瓷釉料、颜料的范围窄，除了少数青花釉下彩，大多数的颜料在1250℃烧制绢云母类瓷石——高岭土两元组份配方的细瓷时，高温下难呈色或不稳定，限定了绢云母类瓷石——高岭土两元组份配方的细瓷的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碱金属元素，碱土金属元素含量较高的中低温细瓷及其制备方法，该中低温细瓷及其制备方法的烧成温度较低。

本发明的技术方案为：

一种中低温细瓷，原料由基料和碱土金属化合物组成，基料中的二元基本成分为瓷石与高岭土，其中瓷石为主成分分子式为K₂O₃Al₂O₃6SiO₂2H₂O的绢云母类瓷石，原料中的三类主要的氧化物为SiO₂、Al₂O₃、M₂O与RO，M为碱金属元素，R为碱土金属元素，其中按原料总重量百分比为SiO₂50-70％，Al₂O₃20-30％，M₂O与RO共计7.3-12％。

较优的技术方案有下列：

中低温细瓷，碱土金属化合物为碱土金属氧化物、大理石、石灰石、方解石、氟化钙、滑石、镁质粘土中的一种或数种。

中低温细瓷，按原料总重量的0.5-6％，另外添加了细瓷着色金属化合物。

加入着色金属化合物后，中低温细瓷具体成为中低温色胎细瓷。

中低温细瓷，着色金属化合物为镨锆黄色料。

中低温细瓷，中低温色胎细瓷的表面还可涂覆有透明或彩色细瓷釉料。

中低温胎细瓷的制备方法，可按下述工艺步骤操作：(1)原料矿球磨中碎；(2)按上述工艺要求配料、细碎；(3)过筛、压滤；(4)练泥，制成可塑泥条或化浆成注浆泥料；(5)加工成型、修坯；(6)烧成：烧成温度为1150-1230℃，烧成气氛为氧化焰，烧成时间为4-8小时。

中低温细瓷的制备方法，其最佳烧成温度为1180℃，最佳烧成时间为6小时，其余按常规工艺流程制备细瓷。

中低温细瓷，按原料总重量百分比，主成分分子式为K₂O₃Al₂O₃6SiO₂2H₂O的绢云母类瓷石加入量：50-70％，高岭土加入量：28-40％。

中低温细瓷，高岭土为主成分分子式为Al₂O₃2SiO₂2H₂O的高岭土。

按本发明的配方和制备方法所得的中低温色胎细瓷的特点是整个胎体内外色彩鲜艳均一，与只有表面带有鲜艳色彩，内部呈暗淡的土陶色泽的普通色胎细瓷在美观上有重大区别。

关于降低坏体成瓷温度方面，我们主要是利用绢云母质瓷中，绢云母既是种较强的助熔剂，其自身在高温中又能形成丰富的莫来石晶体，成为瓷胎的“骨架”。因此，在配方中更容易做到，既增加熔剂含量，又同时提高瓷胎中莫来石晶体的含量，在较低的烧成温度下，形成新的平衡。

与此相比，三元配方的长石质资，是以长石作助熔剂。在高温中，仅能促进高岭土中莫来石晶体的生长，促成二次莫来石化，而其自身仅能形成玻璃质，不能形成莫来石晶体。因此，长石质瓷，以增加长石等熔剂含量的方式降低烧成温度，势必减少高岭土或石英含量。使瓷胎中莫来石晶体、石英含量降低，高温中，烧成范围变小，高温荷重变弱。因此，长石质软质瓷的烧成温一般也只能降到1250℃左右。

我们将绢云母质瓷的烧成温度降低到1150℃-1230℃之间，是基于上述条件，有意识地选用碱金属、碱土金属含量比较高的绢云母类瓷石，并采取外加碱土金属化合物的方式使瓷胎中碱金属、碱土金属氧化物的总体含量超过7.3％，将成瓷温度降低到1150℃-1230℃之间。实际上，色泥中的色料，除了极个别的金属氧化物是耐火的外，绝大部分都是促熔的，有的甚至是强熔剂。也是我们降温的一种方法及考虑因素。

本发明的优点在于通过加入适量的碱土金属化合物并将原料中M₂O与RO的总量控制在7.3-12％，这样超常规范围加大M₂O与RO的用量，最直接的效果是在保证细瓷正常性能质量指标的前提下，将烧成温度降至1150-1230℃，在我们稳定的工艺中，常常将烧成温度控制在1180℃。而降低烧成温度可以节约大量的能源，例如在1350℃烧成瓷器所需能耗为4500-5000大卡/公斤制品，而在1250℃烧成瓷器所需能耗为1800-2000大卡/公斤制品，降低100℃能耗相差1.5倍；降低温度的另一个优点是可选择的彩色釉料范围增加，在国内外细瓷生产领域，硬质瓷的烧成温度一般在1350-1450℃，软质瓷一般在1200℃-1350℃，精陶和炻器一般在1200℃-1300℃，通常人们将1250℃下烧成的精陶和炻器称之为中温细瓷。降低温度的另一个优点是颜料选择范围更大，加工方式更广泛，传统的绢云母类瓷石一高岭土组分的细瓷的M₂O与RO在4.5-7％范围时，其烧成温度高达1300℃，而细瓷用颜料大致以1250℃为分界线，1250℃以上的细瓷颜料可选择的余地较小，基本上只能选用青花釉下彩，色彩单调，许多颜料在1250℃以上都会烤糊，影响产品质量，当烧成温度降至1250℃以下，甚至降至1180℃以下，可选择的釉下，釉中，色釉，色胎颜料丰富，而且烧成温度越低，，发色越稳定，越鲜艳，中低温烧成的细瓷在釉下多彩，色釉，色胎装饰下都有丰富的变化。

具体实施方式

实施例1

柠檬黄色胎瓷中低温色胎细瓷的制备，其坯泥化学成份质量百分比如下：

SIO₂	AL₂O₃	K₂O	Na₂O	CaO	MgO	Fe₂O₃	IL	∑	外加镨锆黄色料Zr-Si-Pr
SIO₂	AL₂O₃	K₂O	Na₂O	CaO	MgO	Fe₂O₃	IL	∑	外加镨锆黄色料Zr-Si-Pr	63.13	22.16	2.47	1.14	1.88	1.93	0.39	8.5	101.6	4％

坯式：

\begin{matrix} {0.119 K}_{2} O + 0.082 N a_{2} O \\ 0.155 CaO + 0.219 MgO \end{matrix}\} \begin{matrix} 0.99 A L_{2} O_{3} \\ 0.01 F e_{2} O_{3} \end{matrix}\} 4.8 SI O_{2}

透明釉化学成份质量百分比

SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	K₂O	Na₂O	CaO	MgO	ZnO	BaO	∑
SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	K₂O	Na₂O	CaO	MgO	ZnO	BaO	∑	49	7.08	0.1	2.57	0.43	8.72	2.57	5.71	6.66	100

釉式：

\begin{matrix} 0.073 K_{2} O + 0.019 {Na}_{2} O \\ \begin{matrix} 0.424 CaO + 0.174 MgO \\ + 0.19 ZnO + 0.065 BaO \end{matrix} \end{matrix}\} \begin{matrix} 0.188 A L_{2} O_{3} \\ 0.002 F e_{2} O_{3} \end{matrix}\} 2.22 SI O_{2}

按下述步骤操作：(1)、坯料制备工艺流程：原料矿球磨中碎，配料细碎，过筛，压滤，练泥，可塑泥条或化浆成注浆泥料；(2)、釉料制备工艺流程：称料，球磨，过筛，贮釉，(3)、成型、修坯，加釉下彩、施透明釉；(4)、烧成：烧成温度为1180℃，烧成气氛为氧化焰，烧成时间为6小时，

实施例2

浅红色胎瓷中低温色胎细瓷的制备，其坯泥化学成份质量百分比如下：

SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	K₂O	Na₂O	CaO	MgO	IL	∑	外加色料Zr-Si-Cd-Se-S
SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	K₂O	Na₂O	CaO	MgO	IL	∑	外加色料Zr-Si-Cd-Se-S	62.48	21.2	0.386	2.46	1.16	2.98	1.94	8.6	101.2	1％

坯式：

\begin{matrix} 0.124 K_{2} O + 0.09 N a_{2} O \\ 0.252 CaO + 0.233 MgO \end{matrix}\} \begin{matrix} 0.99 A L_{2} O_{3} \\ 0.01 F e_{2} O_{3} \end{matrix}\} 4.96 SI O_{2}

透明釉化学成份质量百分比，釉式，工艺流程步骤操作同实施例1。所得产品经国家日用细瓷监督检验中心检测合格。附检验报告。

检验项目	检验结果	检验依据
检验项目	检验结果	检验依据	热稳定性	180/20℃热交换一次均未裂	GB/T3298-91
吸水率	0.1-0.3％	GB/T3299-1996	热稳定性	180/20℃热交换一次均未裂	GB/T3298-91
吸水率	0.1-0.3％	GB/T3299-1996	铅溶出量	0.1mg/L	GB/T3534-2002
镉溶出量	0.0mg/L	GB/T3534-2002	铅溶出量	0.1mg/L	GB/T3534-2002
镉溶出量	0.0mg/L	GB/T3534-2002	光泽度	91.8	GB/T3295-1996

一种中低温细瓷，原料由基料和碱金属化合物及碱土金属化合物组成，基料中的二元基本成分为瓷石与高岭土，其中瓷石为主成分分子式为K₂O3Al₂O₃6SiO₂2H₂O的绢云母类瓷石，原料中的三类主要氧化物为SiO₂；Al₂O₃；M₂O与RO，其中M为碱金属元素，R为碱土金属元素，其占原料总重量的百分比分别为SiO₂50-70％，Al₂O₃20-30％，M₂O与RO共计7.3-12％。

实施例4

SiO₂50％，Al₂O₃30％，M₂O与RO共计12％，余量的杂质。其余同实施例1。

实施例5

SiO₂70％，Al₂O₃20％，M₂O与RO共计7.3％，余量的杂质。其余同实施例1。

实施例6

SiO₂66％，Al₂O₃24％，M₂O与RO共计9.3％，余量的杂质。其余同实施例1。

实施例7

中低温细瓷，碱土金属化合物为碱土金属氧化物、大理石、石灰石、方解石、氟化钙、滑石、镁质粘土中的一种或数种。其余同实施例1。

实施例8

中低温细瓷，原料中再添加占其总重量0.5％的细瓷着色金属化合物。其余同实施例1。

实施例9

中低温细瓷，原料中再添加占其总重量6％的细瓷着色金属化合物。其余同实施例1。

实施例10

中低温细瓷，原料中再添加占其总重量3％的细瓷着色金属化合物。其余同实施例1。

实施例11

中低温细瓷，按原料总重量百分比计算，主成分分子式为K₂O3Al₂O₃6SiO₂2H₂O的绢云母类瓷石加入量为50％，高岭土加入量为40％。其余同实施例1。

实施例12

中低温细瓷，按原料总重量百分比计算，主成分分子式为K₂O3Al₂O₃6SiO₂2H₂O的绢云母类瓷石加入量为70％，高岭土加入量为28％。其余同实施例1。

实施例13

中低温细瓷，按原料总重量百分比计算，主成分分子式为K₂O3Al₂O₃6SiO₂2H₂O的绢云母类瓷石加入量为60％，高岭土加入量为30％。其余同实施例1。

实施例14

中低温细瓷，上述中低温细瓷的表面还涂覆有透明或彩色细瓷釉料。其余同实施例1。

实施例15

中低温细瓷的制备方法，按下述工艺步骤操作：(1)原料矿球磨中碎；(2)按上述工艺要求配料、细碎；(3)过筛、压滤；(4)练泥，制成可塑泥条或化浆成注浆泥料；(5)加工成型、修坯；(6)烧成：烧成温度为1150℃，烧成气氛为氧化焰，烧成时间为8小时。其余同实施例1。

实施例16

中低温细瓷的制备方法，按下述工艺步骤操作：(1)原料矿球磨中碎；(2)按上述工艺要求配料、细碎；(3)过筛、压滤；(4)练泥，制成可塑泥条或化浆成注浆泥料；(5)加工成型、修坯；(6)烧成：烧成温度为1230℃，烧成气氛为氧化焰，烧成时间为4小时。其余同实施例1。

实施例17

中低温细瓷的制备方法，按下述工艺步骤操作：(1)原料矿球磨中碎；(2)按上述工艺要求配料、细碎；(3)过筛、压滤；(4)练泥，制成可塑泥条或化浆成注浆泥料；(5)加工成型、修坯；(6)烧成：烧成温度为1160℃，烧成气氛为氧化焰，烧成时间为7小时。其余同实施例1。

实施例18

浅红色胎瓷中低温色胎细瓷的制备

SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	K₂O	Na₂O	CaO	MgO	IL	∑	外加色料Zr-Si-Cd-Se-S
SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	K₂O	Na₂O	CaO	MgO	IL	∑	外加色料Zr-Si-Cd-Se-S	59.92	22.3	0.485	3.21	2.13	2.34	2.21	7.6	100.2	2％

其余同实施例2。

实施例19

浅红色胎瓷中低温色胎细瓷的制备

SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	K₂O	Na₂O	CaO	MgO	IL	∑	外加色料Zr-Si-Cd-Se-S
SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	K₂O	Na₂O	CaO	MgO	IL	∑	外加色料Zr-Si-Cd-Se-S	59.06	21.4	0.532	3.56	2.33	3.27	2.45	8.2	100.8	3％

其余同实施例2。

Claims

1、一种中低温细瓷，原料由基料和碱金属化合物及碱土金属化合物组成，基料中的二元基本成分为瓷石与高岭土，其中瓷石为主成分分子式为K₂O3Al₂O₃6SiO₂2H₂O的绢云母类瓷石，其特征在于原料中的三类主要氧化物为SiO₂、Al₂O₃、M₂O与RO，其中M为碱金属元素，R为碱土金属元素，其占原料总重量的百分比分别为SiO₂ 50-70％，Al₂O₃ 20-30％，M₂O与RO共计7.3-12％。

2、根据权利要求1所述的中低温细瓷，其特征在于原料中再添加占其总重量0.5％-6％的细瓷着色金属化合物。

3、根据权利要求2所述的中低温细瓷，其特征在于着色金属化合物为镨锆黄色料。

4、根据权利要求1所述的中低温细瓷，其特征在于按原料总重量百分比计算，主成分分子式为K₂O3Al₂O₃6SiO₂2H₂O的绢云母类瓷石加入量为50-70％，高岭土加入量为28-40％。

5、根据权利要求1所述的中低温细瓷，其特征在于上述中低温细瓷的表面还涂覆有透明或彩色细瓷釉料。

6、一种权利要求1所述的中低温细瓷的制备方法，其特征在于按下述工艺步骤操作：(1)原料矿球磨中碎；(2)按上述工艺要求配料、细碎；(3)过筛、压滤；(4)练泥，制成可塑泥条或化浆成注浆泥料；(5)加工成型、修坯；(6)烧成：烧成温度为1150-1230℃，烧成气氛为氧化焰，烧成时间为4-8小时。

7、根据权利要求7所述的中低温细瓷的制备方法，其特征在于其烧成温度为1180℃，烧成时间为6小时。