CN101659542B - 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，坯体上覆有釉面，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(为K2O、Na2O之和)0.5～2.6％、Li2O 0.1～0.8％和BaO 0.1～0.5％。
最佳组成为：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％。
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 (7)
1.一种水晶瓷，坯体上覆有釉面，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％；
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％。
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％；
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20～27％、内蒙粘土4～7％、膨润土3～5％、碳酸钡2～4％和锂辉石4-5％。
3.根据权利要求1或2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％、MgO1～2％、KNaO 8～12％、Li2O 0.2～0.4％、BaO 3～6％、B2O3 5～8％、ZnO 3～6％，余量为烧失。
4.一种权利要求1所述的水晶瓷的制备方法，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；
其中，釉面由熔块釉制成，其化学重量百分组成为：SiO2 53～57％、Al2O3 10～14％、Fe2O30～0.05％、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。
5.根据权利要求4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℃。
6.根据权利要求5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℃。
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。
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