CN101659542A - 水晶瓷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水晶瓷,为陶瓷产品的一个新品种,或说是一种新瓷种,坯体上复有釉面,其坯体的化学重量百分组成为:SiO2 75~82%、Al2O3 15~21%、Fe2O3 0~0.1%、TiO2 0~0.1%、CaO 0~0.5%、MgO 0~0.9%、KNaO 0.5~2.6%、Li2O 0.1~0.8%和BaO 0.1~0.5%。烧成温度范围宽,烧成控制容易,而且同时兼具白度高、半透明度好与机械强度高、热稳定性好的特性;本发明同时提供了其制备方法,包括备料、配料、成型、素烧、施釉和釉烧,其中水晶石需要预处理,先经过1250~1300℃煅烧,再进行酸洗,酸洗后用水冲洗至中性,再单独细磨并控制粒径分布为5~20μm。科学合理,容易实施,保证了产品质量和合格率。
Description
技术领域
本发明涉及一种水晶瓷,为陶瓷产品的一个新品种,或说是一种新瓷种。
背景技术
陶瓷产品中,有长石瓷、滑石瓷、石英瓷、骨质瓷等高档瓷,现有高档瓷普遍存在烧成温度范围小,烧成控制难度大的问题,而且很难兼具白度高、半透明度好与机械强度高、热稳定性好的特性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水晶瓷,烧成温度范围宽,烧成控制容易,而且同时兼具白度高、半透明度好与机械强度高、热稳定性好的特性;本发明同时提供了其制备方法,科学合理,容易实施,保证了产品质量和合格率。
本发明所述的水晶瓷,坯体上复有釉面,其坯体的化学重量百分组成为:SiO275~82%、Al2O315~21%、Fe2O30~0.1%、TiO20~0.1%、CaO0~0.5%、MgO0~0.9%、KNaO(为K2O、Na2O之和)0.5~2.6%、Li2O0.1~0.8%和BaO0.1~0.5%。
最佳组成为:SiO277~81%、Al2O317~20%、Fe2O30~0.1%、TiO20~0.1%、CaO0~0.3%、MgO0~0.6%、KNaO1~2.0%、Li2O0.2~0.5%和BaO0.2~0.4%。
坯体的坯料配料重量百分组成选择为:水晶石42~50%、钾长石4~12%、内蒙瓷石5-10%、熟高岭石20~30%、内蒙粘土3~10%、膨润土2~6%、碳酸钡1~5%和锂辉石3-7%。
优选为:水晶石43~47%、钾长石6~10%、内蒙瓷石6~9%、熟高岭石18~27%、内蒙粘土4~7%、膨润土3~5%、碳酸钡2~4%和锂辉石4-5%。
本发明大量引用了水晶石,水晶石不同于石英,其晶体属于三方晶系,呈六棱柱状,烧结后组成瓷胎骨架,配以专用的膨润土和膨胀系数极低的锂辉石,利用水晶石质地坚硬、清剔透明和锂辉石低膨胀的特性,从根本上解决了普通日用陶瓷质脆、易碎、不透明的缺陷,形成一种新的瓷种。这种水晶瓷不同于高石英瓷,其区别在于:一是水晶石化学成分中SiO2含量比石英更高,一般日用陶瓷用的石英SiO2含量为98.5%,而水晶石中SiO2含量可高达99.85%,二是水晶和石英结晶程度不同,从其断面光泽可以看出,石英是油脂光泽,水晶是玻璃光泽,因而发生晶形转变和体积膨胀也不同;三是水晶石加入量比石英瓷中石英加入量高;四是为解决水晶瓷中引入大量水晶石而引起瓷胎炸裂、热稳定性差等缺陷,特别引入了膨胀系数极低的锂辉石。因此,既能达到骨质瓷白度高、半透明度好等特点,同时又兼顾镁质强化瓷产品机械强度高、热稳定性好的特性。
配料合理,成型性能好,既能实现阳模滚压成型,又能实现冷塑压成型,而且烧成温度范围宽,有30℃的温差范围,比原有的10℃温差范围容易控制。
釉面优选由熔块釉制成,釉层适应性好,釉面光润,其化学重量百分组成优选:SiO253~57%、Al2O310~14%、Fe2O30~0.05%、TiO20~0.05%、CaO4~7%、MgO1~2%、KNaO8~12%、Li2O0.2~0.4%、BaO3~6%、B2O35~8%、ZnO3~6%,余量为烧失。
本发明水晶瓷的制备方法,依然包括高档瓷生产的备料、配料、成型、素烧、施釉和釉烧,而且仍然采用高温素烧和低温釉烧的二次烧成方式,素烧温度控制在1300~1330℃,釉烧温度控制在1170~1200℃。
其中,水晶石最好进行预处理,先经过1250~1300℃煅烧,再进行酸洗,试验采取在重量浓度为15~20%的盐酸溶液中浸泡的方式酸洗,酸洗后用水冲洗至中性,再单独细磨并控制粒径分布为5~20μm。
素烧过程中在500~600℃和850~950℃温度区间,需要缓慢升温和冷却,提高产品质量和合格率,适宜的控制要求为:缓慢升温的升温速率为10℃/10分钟,缓慢冷却的冷却速率为15℃/10分钟。
水晶石在烧结过程中由于晶形的转变和键能的释放,容易导致瓷胎开裂,产品热稳定性极差,因此很少用于陶瓷生产。本发明采取预先将水晶石进行高温煅烧、酸洗、单独细磨、粒度分级控制等措施引入了大量的水晶石,特别是添加了锂辉石做熔剂,采用了不同的烧成升温曲线解决了这一技术难题。
主要工艺特点分析如下:
(1)水晶石的煅烧:在于破坏水晶石的键状结构,减少烧成过程中因膨胀应力而造成的坯体炸裂;水晶石的酸洗,是为了除去其表面铁杂质;合理的水晶石颗粒级配,能够有效的控制坯体中水晶石的熔解程度,以便促成瓷胎中固、液相的完美结合。
(2)引用锂辉石:主要在于锂辉石熔解水晶石的能力比钾、钠长石强,与水晶石在高温下发生反应,生成膨胀系数极低的锂铝硅酸盐固溶体,从而增加产品的热稳定性。
(3)引入膨润土:可以增加泥料的塑性,可实现阳模滚压成型和冷塑压成型,提高坯体致密度,减小开裂提高成坯率。
(4)采用水晶石与熟高岭石合理搭配:有效控制泥料塑性和产品收缩率,减少坯体膨胀系数,使坯、釉结合完美的同时提高产品的热稳定性。
正常生产条件下,本发明产品的理化指标检测如下:产品的白度为89%,釉面硬度为550kg/mm2,抗折强度为160-170MPa,吸水率为0.12%,产品热稳定性为200℃→20℃一次不炸裂。
本发明水晶瓷,通过合理配料,能够采用大量的水晶石作为原料生产高档瓷,烧成温度范围宽,烧成控制容易,而且同时兼具白度高、半透明度好与机械强度高、热稳定性好的特性,本发明科学合理的制备方法,还有效地保证了产品质量和合格率,利于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例所用原料的化学组成见表1,坯体组成见表2,素烧温度范围为1300~1330℃。
其中,水晶石进行预处理,先经过1250~1300℃的温度煅烧,再在重量浓度为15~20%,如15%、16%、16.5%、17%、17.5%、18%、19%或20%的盐酸溶液中浸泡进行酸洗,酸洗后用水冲洗至中性,再单独细磨并控制粒径分布为5~20μm。素烧过程中在500~600℃和850~950℃温度区间,需要缓慢升温和冷却,缓慢升温的升温速率为10℃/10分钟,缓慢冷却的冷却速率为15℃/10分钟。
所有实施例坯体施以同一釉料,其釉料配料重量百分组成为:熔块90%、苏州土5%和熟龙岩土5%,釉烧温度范围为1170~1200℃,素烧、釉烧烧成气氛均为氧化焰。
其中:熔块的化学重量百分组成为:SiO255.54%、Al2O39.45%、Fe2O30.01%、TiO20.01%、CaO6.02%、MgO1.45%、KNaO10.2%、Li2O0.35%、BaO4.48%、B2O37.81%和ZnO4.69%。
釉料的化学重量百分组成为:SiO255.20%、Al2O312.23%、Fe2O30.03%、TiO20.02%、CaO5.46%、MgO1.34%、KNaO9.35%、Li2O0.32%、BaO4.03%、B2O37.03%、ZnO4.22%,余量为烧失。
其它为陶瓷产品常规生产工艺。
(接下页)
表1、生产所用原料的化学重量百分组成表
表2、实施例坯体的重量百分组成表
表2(续表)、实施例坯体的重量百分组成表
Claims (10)
1、一种水晶瓷,坯体上复有釉面,其特征在于坯体的化学重量百分组成为:SiO2 75~82%、Al2O3 15~21%、Fe2O3 0~0.1%、TiO2 0~0.1%、CaO 0~0.5%、MgO 0~0.9%、KNaO 0.5~2.6%、Li2O 0.1~0.8%和BaO 0.1~0.5%。
2、根据权利要求1所述的水晶瓷,其特征在于坯体的化学重量百分组成为:SiO2 77~81%、Al2O3 17~20%、Fe2O3 0~0.1%、TiO2 0~0.1%、CaO 0~0.3%、MgO 0~0.6%、KNaO 1~2.0%、Li2O 0.2~0.5%和BaO 0.2~0.4%。
3、根据权利要求1所述的水晶瓷,其特征在于坯体的坯料配料重量百分组成为:水晶石42~50%、钾长石4~12%、内蒙瓷石5-10%、熟高岭石20~30%、内蒙粘土3~10%、膨润土2~6%、碳酸钡1~5%和锂辉石3-7%。
4、根据权利要求2所述的水晶瓷,其特征在于坯体的坯料配料重量百分组成为:水晶石43~47%、钾长石6~10%、内蒙瓷石6~9%、熟高岭石18~27%、内蒙粘土4~7%、膨润土3~5%、碳酸钡2~4%和锂辉石4-5%。
5、根据权利要求1、2、3或4所述的水晶瓷,其特征在于釉面由熔块釉制成,其化学重量百分组成为:SiO2 53~57%、Al2O3 10~14%、Fe2O3 0~0.05%、TiO2 0~0.05%、CaO 4~7%、MgO 1~2%、KNaO 8~12%、Li2O 0.2~0.4%、BaO 3~6%、B2O3 5~8%、ZnO 3~6%,余量为烧失。
6、一种水晶瓷的制备方法,包括备料、配料、成型、素烧、施釉和釉烧,其特征在于水晶石需要预处理,先经过1250~1300℃煅烧,再进行酸洗,酸洗后用水冲洗至中性,再单独细磨并控制粒径分布为5~20μm。
7、根据权利要求6所述的水晶瓷的制备方法,其特征在于素烧温度控制在1300~1330℃。
8、根据权利要求7所述的水晶瓷的制备方法,其特征在于釉烧温度控制在1170~1200℃。
9、根据权利要求8所述的水晶瓷的制备方法,其特征在于素烧中在500~600℃和850~950℃温度区间,需要缓慢升温和冷却。
10、根据权利要求9所述的水晶瓷的制备方法,其特征在于缓慢升温的升温速率为10℃/10分钟,缓慢冷却的冷却速率为15℃/10分钟。
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