CN101665347A - 一种高性能日用细瓷及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于日用陶瓷技术领域，涉及一种高性能日用细瓷及其生产方法，该日用细瓷的化学组成为：SiO₂ 52～60％，Al₂O₃ 32～40％，K₂O 1～3％，Na₂O 1～3％，CaO 1.5～3.5％，MgO 0.5～1.5％，P₂O₅ 1～2％，所用的原料配方为：高岭土40～45％、石英15～25％、钾长石10～15％、氧化铝10～20％、增透剂8～15％。本发明的日用细瓷集高强、高白和高透三大特点于一身，还具有成型性能好、烧成范围宽和热稳定性高等优点，既克服了普通强化瓷透光度差的缺点，又解决了滑石瓷、骨质瓷等高档瓷不易成型和烧成范围窄的难题。该瓷在1270℃～1320℃烧成，易于生产和推广，可望成为继骨质瓷和滑石瓷之后的一种新型高档日用细瓷。

Description

一种高性能日用细瓷及其生产方法

技术领域

本发明属于日用陶瓷技术领域，涉及一种高性能日用细瓷及其生产方法。

背景技术

高白、高透和高强一直是国内外高级日用细瓷所追求的目标。现有的骨灰瓷、滑石瓷和高石英瓷虽然达到了高白、高透和高强的要求，但他们都存在两个共同的缺点：一是三者的热膨胀系数均很大，骨质瓷、滑石瓷和高石英瓷的膨胀系数分别为8～9×10^-6/℃、7.8～8×10^-6/℃和7.5～8.0×10^-6/℃。陶瓷的热膨胀系数越大，其随温度变化所产生的热应力就越大，结果就很容易导致产品热稳定性能不佳，如骨质瓷的热稳定性就很差。骨质瓷热稳定性的标准是制品经过140℃～20℃水热交换一次不裂，明显低于高级日用细瓷经过180℃～20℃水热交换一次不裂的标准。对于滑石瓷和高石英瓷而言，如果瓷胎中的玻璃相和晶相量的比率、晶相粒径以及晶相转变控制不好的话，它们的热稳定性也很难达到经过180℃～20℃水热交换一次不裂的标准。这三种高级日用细瓷的第二个缺点就是工艺控制难。如骨质瓷和滑石瓷都存在成型性能差和烧成范围窄的致命弱点；高石英瓷则存在石英颗粒级配要求高、瓷胎中方石英的数量不易控制等问题。

通常的长石-石英-高岭土三元系统和绢云母-石英-高岭土三元系统高档日用细瓷具有热稳定性高、成型性能好、烧成范围宽等优点，但却无法集高白、高透和高强三者于一身。在这两大三元系统瓷胎中，“高强”和“高透”这两种性能要求在制备工艺上是相互矛盾的，因为透光度高的瓷胎往往要含有更多的玻璃相，而玻璃相强度比晶相的强度低得多，所以在通过增加玻璃相以提高瓷胎透光度的同时，势必会降低产品的机械强度。另一方面，在配方中引入Al₂O₃可以显著提高瓷胎强度，从而实现“高强”目标，但是引入的Al₂O₃颗粒会大大提高瓷胎对可见光的散射作用，结果导致其透光性很差，如通常的高铝强化瓷虽然强度高但其透光度却不尽如人意。由于“高白”可以通过精选Fe、Ti等杂质含量低的原料和多次除铁工艺来实现，因此对这两大三元系统瓷来说，“高白和高透”或“高白和高强”是可以达到的，然而却不能实现“高白、高透和高强”三者兼得的目标。

综上所述，以上各种材质的高档日用细瓷都不能同时在性能和工艺上满足要求，因此开发一种高性能日用细瓷的新材质，使之不但具有“高白、高透和高强”的特点，而且还具有热稳定性高、成型性能好、烧成范围宽等优点，这是非常有意义的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术上的不足，提供一种高性能日用细瓷及其生产方法。

本发明的提供的一种高性能日用细瓷，其特征在于瓷坯的化学组成按重量比为：SiO₂ 52～60％、Al₂O₃ 32～40％、K₂O 1～3％、Na₂O 1～3％、CaO 1.5～3.5％、MgO 0.5～1.5％、P₂O₅ 1～2％，集高强、高白和高透三大特点于一身的日用细瓷产品。

本发明提供的高性能日用细瓷的生产方法，生产工艺流程与目前通用的高档日用细瓷二次烧成工艺相同，其特征在于所用的原料配方按重量比为：高岭土40～45％、石英15～25％、钾长石10～15％、氧化铝10～20％、增透剂8～15％，所述的增透剂为按重量比由钠长石45～50％、骨灰20～25％、方解石10～20％、烧滑石15～20％复合而成的熔块。

本发明在坯体配方中引入氧化铝粉为增强剂，以提高瓷胎机械强度和白度。Al₂O₃颗粒本身的强度高，它单独存在时，可以均匀地分布在瓷胎中起到颗粒弥散增强的作用。部分Al₂O₃颗粒还可以和由高岭土脱水分解后所产生的SiO₂反应，结果生成膨胀系数小、机械强度高的莫来石晶体，这对提高瓷胎强度和减小其膨胀系数是十分有利的。

在坯体配方中引入增透剂提高瓷胎透光度，是本发明的一个技术关键和重要创新。引入由钠长石、骨灰、方解石和烧滑石复合而成的熔块作为增透剂，它可以在较低温度下形成液相，它不但对坯体中的石英有较大的溶解能力，而且还能溶解部分作为增强剂的Al₂O₃颗粒，从而增加坯体中液相的粘度，有利于扩大坯体的烧成范围，高温素绕的温度范围为1270℃～1320℃。这种溶有较多石英和Al₂O₃的高温液相冷却后所形成的玻璃相，较之普通液相形成的玻璃相，具有更高的机械强度和较小的膨胀系数。玻璃相是瓷胎强度的薄弱环节，提高玻璃相的强度就可显著提高瓷胎的机械强度。通过在坯中引入增透剂，就使得“高强”和“高透”这对矛盾迎刃而解。

本发明的新型高性能日用细瓷具有以下优点：

1)瓷胎抗折强度高于100MPa，白度大于80，透光性能达到骨质瓷的水平，实现了“高白、高透和高强”三者的统一。

2)配方中高岭土的用量达到40％以上，坯料成型性能好，烧结范围为1270℃～1320℃，解决了传统骨灰瓷和滑石瓷成型困难、烧成温度范围窄等难题，易于产业化推广。

3)瓷胎的热膨胀系数仅为4.20～4.80×10^-6/℃(RT～500℃)，比骨质瓷、滑石瓷和高石英瓷的热膨胀系数小得多，因此瓷胎的热稳定性好，经过200℃～20℃水热交换一次不裂。

具体实施方式

实施例1：

按坯料配方称取各种原料：高岭土40％、石英18％、钾长石15％、增透剂9％、氧化铝18％，坯料化学组成为：SiO₂ 53.81％，Al₂O₃ 38.55％，K₂O2.63％，Na₂O 1.06％，CaO 1.82％，MgO 0.81％，P₂O₅ 1.32％。增透剂为由49％钠长石、20％骨灰、12％方解石和16％烧滑石复合而成的熔块。将上述原料投入球磨机内，混合球磨至所要求的细度(即10μm以下的颗粒累计百分数占90％以上)，依次进行过筛、除铁、压滤、练泥、陈腐、成型，然后在1270℃～1320℃高温素烧，经抛光捡选后施熔块釉，再在1160℃～1200℃釉烧，最后得到“高白、高透和高强”的新型高性能日用细瓷。

实施例2：

按坯料配方称取各种原料：高岭土45％、石英22％、钾长石10％、增透剂10％、氧化铝13％，坯料化学组成为：SiO₂ 59.18％，Al₂O₃ 33.66％，K₂O1.07％，Na₂O 1.21％，CaO 2.50％，MgO 0.95％，P₂O₅ 1.43％，增透剂为由45％钠长石、25％骨灰、15％方解石和18％烧滑石复合而成的熔块。

其生产工艺与实施例1相同。

实施例3：

按坯料配方称取各种原料：高岭土41％、石英20％、钾长石12％、增透剂12％、氧化铝15％，坯料化学组成为：SiO₂ 55.63％，Al₂O₃ 35.50％，K₂O1.32％，Na₂O 1.49％，CaO 3.05％，MgO 1.41％，P₂O₅ 1.60％，增透剂为由47％钠长石、23％骨灰、18％方解石和19％烧滑石复合而成的熔块。其生产工艺与实施例1相同。

由上述各实施例所制得的产品性能如下表：

主要性能指标	实施例1	实施例2	实施例3
				白度	84.3	81.2	83.5
抗折强度(MPa)	132	125	107
				热膨胀系数(RT～500℃)	4.26×10-6/℃	4.65×10-6/℃	4.73×10-6/℃
热稳定性能	经200℃～20℃水热交换一次不裂	经200℃～20℃水热交换一次不裂	经200℃～20℃水热交换一次不裂
				透光性能	透光性能达到骨质瓷效果	透光性能达到骨质瓷效果	透光性能达到骨质瓷效果

Claims (3)

1、一种高性能日用细瓷，其特征在于其化学组成按重量比为：SiO₂52～60％、Al₂O₃ 32～40％、K₂O 1～3％、Na₂O 1～3％、CaO 1.5～3.5％、MgO0.5～1.5％、P₂O₅ 1～2％，集高强、高白和高透三大特点于一身的日用细瓷产品。

2、一种制造如权利要求1所述高性能日用细瓷的方法，采用二次烧成生产工艺，其特征在于所用的原料配方按重量比为：高岭土40～45％、石英15～25％、钾长石10～15％、氧化铝10～20％、增透剂8～15％，所述的增透剂为按重量比由钠长石45～50％、骨灰20～25％、方解石10～20％、烧滑石15～20％复合而成的熔块。

3、根据权利要求2所述制造高性能日用细瓷的方法，其特征在于高温素烧的温度范围为：1270℃～1320℃。