CN102153340A

CN102153340A - 矿物骨粉、水晶骨质瓷及生产方法

Info

Publication number: CN102153340A
Application number: CN2010105527215A
Authority: CN
Inventors: 卢德国; 张广文; 高洪强
Original assignee: ZIBO TAISHAN CERAMIC INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: ZIBO TAISHAN CERAMIC INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2010-11-22
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2030-11-22
Also published as: CN102153340B

Abstract

本发明涉及一种矿物骨粉、水晶骨质瓷及生产方法，矿物骨粉用矿物磷灰石和白云石合成，水晶骨质瓷坯体配料重量百分组成为：矿物骨粉39～46％、水晶石25～32％、钾长石9～15％、合成粘土12～18％、纳米级活性白土1～5％、锂辉石2-6％；水晶骨质瓷的生产方法包括配料、成型、素烧、施釉和釉烧，水晶石需要煅烧酸处理，产品经过素烧和釉烧两次烧成。本发明水晶骨质瓷，通过合理配料，采用矿物骨粉和水晶石作为主要原料生产高档瓷，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、易于实施的生产方法，有效地保证了产品质量和合格率，利于工业化生产。

Description

矿物骨粉、水晶骨质瓷及生产方法

技术领域

本发明涉及一种矿物骨粉、水晶骨质瓷及生产方法，属于陶瓷技术领域，为陶瓷新品种，或说是一种新瓷种。

背景技术

目前在陶瓷生产中常用的骨粉只有两种，一种是天然骨粉，即各种牛、羊、猪、狗、鸡等杂骨，各种动物骨化学成分差异较大，导致天然骨粉化学成分波动较大，因而用天然骨粉配制的陶瓷坯体化学成分不稳定；另外一种是人工合成骨粉，化学成分比较稳定，但是烧成收缩比较大，用人工合成骨粉配制的陶瓷坯体干燥强度比较低，在成型过程中易开裂，烧成后瓷胎易炸裂，产品热稳定性较差。

在高档日用陶瓷材质分类中，按瓷质分为硬质瓷和软质瓷两大类。硬质瓷主要有铝质瓷、滑石瓷等，其特点是机械强度高、热稳定性好，瓷胎厚重，半透明度较差；软质瓷主要有高长石瓷、骨质瓷等，其特点是机械强度较低、热稳定性较差，瓷胎轻薄，白度高、半透明度好，但烧成温度范围窄，烧成难控制。在目前情况下，无论硬质瓷和软质瓷很难兼具白度高、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矿物骨粉，成分、性能稳定，能够解决骨质瓷易开裂的问题。

本发明的目的还在于提供一种用矿物骨粉制备的水晶骨质瓷，兼具陶瓷产品白度高、半透明度好、机械强度高与热稳定性好的特点。

本发明还提供了水晶骨质瓷简便合理的生产方法。

本发明所述的矿物骨粉，其化学重量百分组成为：SiO₂0.8～1.0％、Al₂O₃0.15～0.35％、Fe₂O₃0～0.2％、TiO₂0～0.6％、CaO 48～51％、MgO 3.5～5.0％、P₂O₅38～41％、CaF4.5～6％，余量为烧失。

用矿物磷灰石和白云石合成，先将磷灰石和白云石分别细磨至300～325目，按8～8.5∶2～1.5比例均匀混合，加入83～85％磷酸溶液充分搅拌，滤成泥饼，烘干后在1280～1300℃温度范围内烧制而成。

本发明利用上述矿物骨粉生产水晶骨质瓷，坯体上附有釉面，其坯体的化学重量百分组成为：SiO₂45～53％、Al₂O₃4～9％、Fe₂O₃0～0.12％、TiO₂0～0.1％、CaO 18～24％、MgO 1～3.5％、KNaO(K₂O与Na₂O的和)1.0～2.5％、Li₂O 0.1～0.5％、P₂O₅14～20％、CaF 1.5～3.5％，余量为烧失。

最佳组成为：SiO₂46～52％、Al₂O₃5～8％、Fe₂O₃0～0.1％、TiO₂0～0.08％、CaO 19～23％、MgO 1.5～3.0％、KNaO 1.2～2.2％、Li₂O 0.15～0.4％、P₂O₅15～19％、CaF 1.8～3.2％，余量为烧失。

坯体配料重量百分组成为：矿物骨粉39～46％、水晶石25～32％、钾长石9～15％、合成粘土(M4000)12～18％、纳米级活性白土1～5％、锂辉石2-6％。

最佳组成为：矿物骨粉40～45％、水晶石26～31％、钾长石10～14％、合成粘土(M4000)13～17％、纳米级活性白土2～4％、锂辉石3-5％。

釉面由熔块釉制成，其化学重量百分组成为：SiO₂51～56％、Al₂O₃11～15％、Fe₂O₃0～0.05％、TiO₂0～0.05％、CaO 2～5％、MgO 1～2％、KNaO 10～14％、Li₂O 0.3～0.5％、BaO 3～6％、B₂O₃4～7％、ZnO 2～5％、SrO 2～5％，余量为烧失。

本发明水晶骨质瓷的生产方法，包括配料、成型、素烧、施釉和釉烧，其特征在于水晶石需要煅烧酸处理，先经过1300～1320℃煅烧，再进行酸洗，酸洗后用水冲洗至中性。

水晶骨质瓷素烧温度控制在1270～1290℃，在850～1000℃温度区间，需要缓慢升温，升温速率为8～10℃/10分钟，氧化焰烧成；釉烧温度控制在1150～1170℃，氧化焰烧成。

本发明中：

水晶石煅烧在于破坏水晶石的键状结构，减少膨胀应力，避免烧成过程中坯体炸裂，同时提高产品的热稳定性；水晶石的酸洗，是为了除去其表面铁杂质，保证产品白度和透明度。

引用锂辉石，锂是自然界金属中膨胀系数最低金属之一，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。

引入纳米级活性白土，可以加强脊性原料的结合，提高坯体强度，减少烧成收缩。

引入合成粘土，可以增加泥料的塑性，大件产品实现阳模滚压成型，异形产品实现冷塑压成型，提高坯体致密度，减小成型开裂，提高成坯率。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明矿物骨粉，是利用自然界矿物制备，用这种矿物骨粉和水晶石为主要原料生产的水晶骨质瓷，其坯体化学成分稳定，成型性能良好，烧成温度范围宽，烧成控制容易，其产品同时兼具白度高、半透明度好与机械强度高、热稳定性好的特性。

本发明所述的矿物骨粉，是由自然界矿物磷灰石和白云石合成。磷灰石是一种富含磷的矿物，不能直接用于陶瓷坯体使用。本发明采用了一种新的合成方法，先将富含磷的磷灰石和白云石合成为矿物骨粉，其主晶相是磷酸钙，次晶相是磷酸镁和氟化钙。

本发明用水晶石代替了传统陶瓷配方中的石英，水晶石不同于石英，其晶体属于三方晶系，呈六棱柱状，在烧结过程中由于晶形的转变和键能的释放，产生的体积膨胀比石英还要大，如果不对水晶石单独处理，用水晶石配方组成陶瓷坯体(尤其在水晶石含量超过25％情况下)，在烧成过程中容易导致瓷胎开裂，产品热稳定性极差，甚至在日常的使用过程中产品会出现自裂。本发明采用了一种新的水晶石处理方法，即先经过1300～1320℃煅烧，破坏其晶体结构，再进行酸洗，酸洗后用水冲洗至中性。

本发明用矿物骨粉代替了传统骨质瓷配方中的天然骨粉和人工合成骨粉，这种矿物骨粉既不同于天然骨粉，也不同于人工合成骨粉。用这种矿物骨粉代替天然骨粉和人工合成骨粉，既解决了天然骨粉化学成分波动大的问题，又解决了成型和烧成过程中产品开裂问题，提高产品热稳定性。

本发明水晶骨质瓷坯体采用这种矿物骨粉和水晶石，配以纳米级活性白土和合成粘土(M4000)，采用锂辉石做熔剂，形成一种新的瓷种。这种水晶骨质瓷坯体组成不同于高石英瓷，也不同于骨质瓷，其区别在于：

一是用矿物骨粉代替天然骨粉和人工合成骨粉，解决了因天然骨粉化学成分波动大而导致坯体化学成分不稳定和人工合成骨粉烧成收缩大而导致坯体收缩大易开裂难题；

二是用水晶石代替了传统陶瓷配方中的石英，利用水晶石质地坚硬、清剔透明特性，提高瓷胎强度，提高产品透明度；

三是坯体中引入了膨胀系数极低的锂辉石，减少坯体膨胀系数，增强坯釉结合，减少瓷胎炸裂；

四是采用了活性极强的纳米级活性白土，加强脊性原料的结合，提高坯体强度，减少烧成收缩；

五是采用了合成粘土(M4000)，提高泥料塑性，减少成型开裂。

本发明水晶骨质瓷生产过程中，有几点改进，如矿物骨粉需要单独制备；合成粘土(M4000)也需要单独制备，用一种粘性极强的膨润土和一种高岭土混合细磨，然后挤兑成泥条；水晶石需要先煅烧后酸处理。烧成方式仍然采用高温素烧和低温釉烧的二次烧成方式。

本发明坯体配料合理，成型性能好，大件产品实现阳模滚压成型，异形产品实现冷塑压成型，而且烧成温度范围宽，有30℃的温差范围，比其他瓷种更容易控制。

正常生产条件下，本发明所生产的水晶骨质瓷产品理化指标检测如下：

产品的白度为86％，釉面硬度为650kg/mm²，抗折强度为150-160MPa，吸水率为0.12％，产品热稳定性为200℃→20℃一次不炸裂。

本发明水晶骨质瓷，通过合理配料，采用矿物骨粉和水晶石作为主要原料生产高档瓷，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、易于实施的生产方法，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。

矿物骨粉和实施例所用原料化学组成见表1，坯体组成见表2。

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95％、苏州土3％、熟龙岩土2％。熔块的化学重量百分组成为：SiO₂54.44％、Al₂O₃11.56％、Fe₂O₃0.01％、TiO₂0.01％、CaO 3.78％、MgO 1.49％、KNaO 12.27％、Li₂O 0.35％、BaO 3.67％、B₂O₃5.51％、ZnO 3.87％、SrO 3.05％。

釉料的化学重量百分组成为：SiO₂54.27％、Al₂O₃12.86％、Fe₂O₃0.01％、TiO₂0.01％、CaO 3.61％、MgO 1.43％、KNaO 11.73％、Li₂O 0.33％、BaO 3.49％、B₂O₃5.23％、ZnO 3.68％，SrO 2.99％，余量为烧失。

主要生产方法为：

矿物骨粉单独制备，将富含磷的磷灰石和白云石分别细磨至325目，按8∶2比例均匀混合，加入14％磷酸溶液充分搅拌，滤成泥饼，烘干后在1280～1300℃温度范围内烧制而成；

水晶石单独处理，先经过1300～1320℃的温度煅烧，再进行酸洗，酸洗后用水冲洗至中性；

水晶骨质瓷素烧温度范围为1270～1290℃，素烧过程中850～1000℃温度区间，需要缓慢升温，升温速率控制为8～10℃/10分钟，并加强通风；釉烧温度范围为1150～1170℃；素烧、釉烧烧成气氛均为氧化焰；

其它为陶瓷产品常规生产工艺。

Claims

1.一种矿物骨粉，其特征在于化学重量百分组成为：SiO₂0.8～1.0％、Al₂O₃0.15～0.35％、Fe₂O₃0～0.2％、TiO₂0～0.6％、CaO 48～51％、MgO 3.5～5.0％、P₂O₅38～41％、CaF4.5～6％，余量为烧失。

2.根据权利要求1所述的矿物骨粉，其特征在于用矿物磷灰石和白云石合成，先将磷灰石和白云石分别细磨至300～325目，按8～8.5∶2～1.5比例均匀混合，加入83--85％磷酸溶液充分搅拌，滤成泥饼，烘干后在1280～1300℃温度范围内烧制而成。

3.一种水晶骨质瓷，坯体上附有釉面，其特征在于坯体的化学重量百分组成为：SiO₂45～53％、Al₂O₃4～9％、Fe₂O₃0～0.12％、TiO₂0～0.1％、CaO 18～24％、MgO 1～3.5％、KNaO1.0～2.5％、Li₂O 0.1～0.5％、P₂O₅14～20％、CaF 1.5～3.5％，余量为烧失。

4.根据权利要求3所述的水晶骨质瓷，其特征在于坯体的化学重量百分组成为：SiO₂46～52％、Al₂O₃5～8％、Fe₂O₃0～0.1％、TiO₂0～0.08％、CaO 19～23％、MgO 1.5～3.0％、KNaO 1.2～2.2％、Li₂O 0.15～0.4％、P₂O₅15～19％、CaF 1.8～3.2％，余量为烧失。

5.根据权利要求3所述的水晶骨质瓷，其特征在于坯体配料重量百分组成为：矿物骨粉39～46％、水晶石25～32％、钾长石9～15％、合成粘土12～18％、纳米级活性白土1～5％、锂辉石2-6％。

6.根据权利要求4所述的水晶骨质瓷，其特征在于坯体配料重量百分组成为：矿物骨粉40～45％、水晶石26～31％、钾长石10～14％、合成粘土13～17％、纳米级活性白土2～4％、锂辉石3-5％。

7.根据权利要求3、4、5或6所述的水晶骨质瓷，其特征在于釉面由熔块釉制成，其化学重量百分组成为：SiO₂51～56％、Al₂O₃11～15％、Fe₂O₃0～0.05％、TiO₂0～0.05％、CaO 2～5％、MgO 1～2％、KNaO 10～14％、Li₂O 0.3～0.5％、BaO 3～6％、B₂O₃4～7％、ZnO 2～5％、SrO 2～5％，余量为烧失。

8.一种权利要求7所述的水晶骨质瓷的生产方法，包括配料、成型、素烧、施釉和釉烧，其特征在于水晶石需要煅烧酸处理，先经过1300～1320℃煅烧，再进行酸洗，酸洗后用水冲洗至中性。

9.根据权利要求8所述的水晶骨质瓷的生产方法，其特征在于素烧温度控制在1270～1290℃，在850～1000℃温度区间，需要缓慢升温，升温速率为8～10℃/10分钟，氧化焰烧成。

10.根据权利要求9所述的水晶骨质瓷的生产方法，其特征在于釉烧温度控制在1150～1170℃，氧化焰烧成。