CN106673602A - 一种九步法烧制具有螺纹结构汝瓷的工艺 - Google Patents
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Abstract
一种九步法烧制具有螺纹结构汝瓷的工艺，首先用原料拉胚造型，制出螺纹结构，然后入窑素烧，得素胎；再在素胎上施釉，入窑釉烧，即得成品；原料中三氧化二铝的含量在22%‑30%，原料的含水率在9.5%‑10.5%，素胎施釉浓度为60‑64波美度，且入窑釉烧按照如下步骤共分为九步，严格按照每一步中的温度、时间参数进行烧制，使烧制的陶瓷收缩比可控，且成品的杯口螺纹规格统一、精度高。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷加工技术领域，具体为一种九步法烧制具有螺纹结构汝瓷的工艺。
背景技术
传统陶瓷不仅硬度高、脆性大，导致加工性能差、加工难度大；而且由于陶瓷在高温烧成时存在烧成线收缩和相当程度的烧成变形，初烧成的陶瓷产品尺寸和表面光洁度往往达不到相应的精度要求。工件在烧制得到素坯后一般需要陶瓷磨削加工才能得到尺寸精度和表面光洁度都达标的陶瓷零件。另外，传统的陶瓷由于含水量、各化学成分的含量以及釉料浓度的不同，在入窑烧制过程中由于干燥失水以及釉变等因素的影响，产生的收缩比无法控制，这就直接导致了在陶瓷上烧制的螺纹成型后与预期的规格相比差距很大，无法直接使用，因此，现有的陶瓷上的螺纹加工工艺一般为在陶瓷烧制成型后进行机械打磨，利用机械打磨出螺纹，已满足使用的规格要求。但是，考虑到陶瓷的硬度与塑韧性，陶瓷的硬度较大，而塑韧性极差，使得在对陶瓷进行机械打磨过程中费事费力，同时稍有不慎陶瓷便会碎裂，成品率极低，所以这种机械打磨式的陶瓷螺纹加工方法效率极低，在现代生产中并不可取。
另外，传统的陶瓷烧制工艺一般分为三个阶段，即初始升温的“烘干阶段”、高温过程的“窑变阶段”以及缓慢降温的“冷却阶段”，该传统的升降温烧制过程针对一般的陶瓷器件均可通用，但是，在面对需要考虑收缩比的陶瓷螺纹的烧制，该传统的烧制工艺并不可取，成品率几乎为零，因此，如何控制陶瓷烧制过程的收缩比，以解决陶瓷上螺纹的一次性烧制成型迫在眉睫。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提出一种九步法烧制具有螺纹结构汝瓷的工艺，严格控制烧制参数，使烧制的陶瓷收缩比可控，且成品的杯口螺纹规格统一、精度高。
本发明为了解决上述问题所采取的技术方案为：一种九步法烧制具有螺纹结构汝瓷的工艺，首先用原料拉胚造型，制出螺纹结构，然后入窑素烧，得素胎；再在素胎上施釉，入窑釉烧，即得成品；其特征在于：所述原料中三氧化二铝的含量在22%-30%，原料的含水率在9.5%-10.5%，素胎施釉浓度为60-64波美度，且入窑釉烧按照如下步骤进行：
第一步、3h内由室温氧化气氛下匀速升温至90℃；
第二步、18-20h内由90℃氧化气氛下匀速升温至1000℃；
第三步、还原气氛下，先以3min/℃的速率从1000℃匀速升温至1050℃，并恒温保持1h；再以1 min/℃的速率从1050℃匀速升温至1240℃，最后在2h内从1240℃匀速缓慢升温至1260℃；
第四步、18-22min内由1260℃匀速降温至1130℃；
第五步、2h内由1130℃匀速降温至960℃；
第六步、1h内由960℃匀速降温至800℃；
第七部、1h内由800℃匀速降温至750℃；
第八步、4-5h内由750℃匀速降温至350℃；
第九步、6-7h内由350℃匀速降温至100℃，再自然冷却至室温。
作为优选的，所述釉烧在柴烧窑中进行。
作为优选的，所述素烧温度为830-870℃。
作为优选的，所述原料为硬质高岭土40份、软质高岭土40份、木节粘土10份和铝石10份。
作为优选的，所述原料的化学成分含量如下：二氧化硅65.5%、三氧化二铝27.5%、氧化钙0.45%、氧化镁0.4%、氧化钾1.45%、氧化钠0.21%、三氧化二铁2.6%、氧化亚铁0.47%、二氧化钛1.26%和三氧化二磷0.16%。
作为优选的，施釉厚度为1.4-1.6mm。
另外，发明专利“CN201510118615.9，一种氧化铝陶瓷的螺纹加工方法”中提到：首先利用等静压机技术得到具有较高接近理论的密度和基本形状的胎坯，使胎坯具有定型的能力，在等静压机压制后即用数控或普通车床加工螺纹，加工螺纹后再煅烧，并同时按照升温的参数进行烧制，以严格控制氧化铝陶瓷的烧成线收缩率在可控的范围，可以根据需要将烧成线收缩率控制在某一特定值，保证氧化铝陶瓷的螺纹制品在烧结成型后具有统一的规格和足够的精度。
上述工艺方法的前提是氧化铝陶瓷，与传统的陶瓷相比，原料成分不同，晶粒在高温下的反应变化更不同，而传统的陶瓷主要成分是二氧化硅和硅酸盐，因此该专利并不适用于传统的陶瓷工件，这是该专利与本申请的最大不同；另外，考虑到氧化铝陶瓷中氧化铝的成分在90%以上，成分相对单一，根据氧化铝的高温反应变化，对其烧制前后的收缩比相对易于控制；而传统的陶瓷就不同，传统的陶瓷中二氧化硅的含量一般在60%左右，氧化铝的含量一般在30%左右，成分原料更复杂，并不单一，其烧制前后的收缩比更加难以控制。
陶瓷烧制前后的收缩比是多个因素共同作用影响的，极难控制，而收缩比的直接影响因素就是原料的含水率以及原材料的强硬度。含水量过高或过低或者原材料的强硬度过高或过低，所得到的陶瓷螺纹都将与预期的规格差距较大，本发明的关键是严格控制原料的配比和原料的含水率以及釉料的浓度，同时烧制工艺严格按照升降温曲线进行，综合三个重要的参数，准确把握陶瓷烧制前后的收缩比，以得到一次烧制成型的陶瓷螺纹。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一，本发明所述的一种九步法烧制具有螺纹结构汝瓷的工艺，给出了关键的原料配比、原料含水率和釉料的浓度这三个参数，22%-30%三氧化二铝的含量保证了在烧制收缩比可控的情况下原料的强硬度，9.5%-10.5%的含水率保证了在烧制收缩比可控的情况下收缩率处于成品率最高的范围，同时配合严格的升降温曲线，使陶瓷烧制前后的收缩率精确控制在18-20%，严格按照以上工艺参数烧制能够得到成品率极高的一次烧结成型的陶瓷螺纹。
第二，本发明所述的一种九步法烧制具有螺纹结构汝瓷的工艺，从入窑至出窑，整个烧制过程持续了50-52h的时间，其中升温烧结过程中：
首先，3h升温至90℃是对素胎以及釉料的低温烘干阶段，这个过程的温度始终未超过100℃，是为了保证素胎以及釉料所含水分不会大量蒸发散失，对杯口处的螺纹起到了预干结成型的作用，为后续杯口处的螺纹成型助建了稳健的基础；
其次，18-20h由90℃匀速升温至1000℃，这个过程实际上耗时20个小时左右，过程中将素胎以及釉料中所含水分保持低速率匀速蒸发析，对陶瓷螺纹初步定型；
最后，在1000-1240℃过程耗时5个小时左右，陶瓷胎体在高温下出现低共融现象，出现玻璃液相，在液相的流动性与表面张力作用下发生进一步的收缩，这个过程中收缩基本完成，陶瓷螺纹基本成型，在1240-1260℃区间缓慢升温2h是对成型的陶瓷螺纹进行进一步的稳固，使收缩彻底结束，陶瓷螺纹彻底成型，这个过程也是釉料与胎体之间陶瓷增强相的形成过程。
第三，本发明所述的一种九步法烧制具有螺纹结构汝瓷的工艺，降温过程中，采用多段式分段降温方式：
首先，18-22min内由1260℃至1130℃的极速降温，且重要的是降温至1130℃仍处于相对高温状态，不至于因为极速降温致使陶瓷开裂，同时，最主要的是这个过程使胎体以及陶瓷增强相具有更好的塑韧性，降低了陶瓷尤其是螺纹结构处的脆性；
其次，第五、六、七步的用不同的速率分段式连续降温冷却，温度降至750℃，这个冷却过程主要使陶瓷的晶粒达到最佳的排列形式，同时，重要的是对在高温状态下形成的玻璃液相以及熔融结合的陶瓷增强相起到了弥散、均匀分布的作用，进一步保证了陶瓷的强硬度与塑韧性；
最后，第八、九步由750℃至100℃的降温过程耗用了共12小时左右，这个过程中陶瓷以及釉料均已基本成型，特别是陶瓷的螺纹结构以基本成型，主要考虑到传统的陶瓷结构均为表面光滑无凸起的结构，而本发明中的陶瓷螺纹结构均为局部细小的凸起结构，因此冷却成型过程中极易碎裂，因此，这个过程降温极其缓慢，主要是为了避免高温下已基本成型的螺纹结构在冷却过程中的开裂，甚至碎裂，同时，缓慢的降温也有助于螺纹结构脆性的降低，塑韧性的提高，提高成品率的同时，也保证了陶瓷螺纹结构的质量。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。
实施例1
一种九步法烧制具有螺纹结构汝瓷的工艺，首先用原料拉胚造型，制出螺纹结构，然后入窑素烧，得素胎；再在素胎上施釉，入窑釉烧，即得成品；所述原料中三氧化二铝的含量在22%，原料的含水率在9.5%，素胎施釉浓度为60波美度，且入窑釉烧按照如下步骤进行：
第一步、3h内由室温氧化气氛下匀速升温至90℃；
第二步、18h内由90℃氧化气氛下匀速升温至1000℃；
第三步、还原气氛下，先以3min/℃的速率从1000℃匀速升温至1050℃，并恒温保持1h；再以1 min/℃的速率从1050℃匀速升温至1240℃，最后在2h内从1240℃匀速缓慢升温至1260℃；
第四步、18min内由1260℃匀速降温至1130℃；
第五步、2h内由1130℃匀速降温至960℃；
第六步、1h内由960℃匀速降温至800℃；
第七部、1h内由800℃匀速降温至750℃；
第八步、4h内由750℃匀速降温至350℃；
第九步、6h内由350℃匀速降温至100℃，再自然冷却至室温。
实施例2
一种九步法烧制具有螺纹结构汝瓷的工艺，首先用原料拉胚造型，制出螺纹结构，然后入窑素烧，得素胎；再在素胎上施釉，入窑釉烧，即得成品；所述原料中三氧化二铝的含量在30%，原料的含水率在10.5%，素胎施釉浓度为64波美度，且入窑釉烧按照如下步骤进行：
第一步、3h内由室温氧化气氛下匀速升温至90℃；
第二步、20h内由90℃氧化气氛下匀速升温至1000℃；
第三步、还原气氛下，先以3min/℃的速率从1000℃匀速升温至1050℃，并恒温保持1h；再以1 min/℃的速率从1050℃匀速升温至1240℃，最后在2h内从1240℃匀速缓慢升温至1260℃；
第四步、22min内由1260℃匀速降温至1130℃；
第五步、2h内由1130℃匀速降温至960℃；
第六步、1h内由960℃匀速降温至800℃；
第七部、1h内由800℃匀速降温至750℃；
第八步、5h内由750℃匀速降温至350℃；
第九步、7h内由350℃匀速降温至100℃，再自然冷却至室温。
实施例3
一种九步法烧制具有螺纹结构汝瓷的工艺，首先用原料拉胚造型，制出螺纹结构，然后入窑素烧，得素胎；再在素胎上施釉，入窑釉烧，即得成品；所述原料中三氧化二铝的含量在26%，原料的含水率在10%，素胎施釉浓度为62波美度，且入窑釉烧按照如下步骤进行：
第一步、3h内由室温氧化气氛下匀速升温至90℃；
第二步、19h内由90℃氧化气氛下匀速升温至1000℃；
第三步、还原气氛下，先以3min/℃的速率从1000℃匀速升温至1050℃，并恒温保持1h；再以1 min/℃的速率从1050℃匀速升温至1240℃，最后在2h内从1240℃匀速缓慢升温至1260℃；
第四步、20min内由1260℃匀速降温至1130℃；
第五步、2h内由1130℃匀速降温至960℃；
第六步、1h内由960℃匀速降温至800℃；
第七部、1h内由800℃匀速降温至750℃；
第八步、4.5h内由750℃匀速降温至350℃；
第九步、6.5h内由350℃匀速降温至100℃，再自然冷却至室温。
以上为本发明的基本实施例，在以上基础上，对本发明做进一步的限定或改进。
进一步的，所述釉烧在柴烧窑中进行。柴烧窑的火比较温润，非常适合陶瓷螺纹结构的烧制，更有助于促进螺纹的成型以及高质量陶瓷螺纹的产出。
进一步的，所述素烧温度为830-870℃。素烧温度与现有技术中汝瓷的常规烧制一直，另外还有素烧的时间，均为现有的技术参数，在此便不做赘述。
所述原料为硬质高岭土40份、软质高岭土40份、木节粘土10份和铝石10份。
进一步的，所述原料的化学成分含量如下：二氧化硅65.5%、三氧化二铝27.5%、氧化钙0.45%、氧化镁0.4%、氧化钾1.45%、氧化钠0.21%、三氧化二铁2.6%、氧化亚铁0.47%、二氧化钛1.26%和三氧化二磷0.16%。以上为成品率以及质量最高时，胎体原料的各化学成分含量，其中三氧化二铝的含量尤为重要。
进一步的，施釉厚度为1.4-1.6mm。施釉的厚度也为常规的陶瓷工艺参数。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例描述如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述所述技术内容作出的些许更动或修饰均为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种九步法烧制具有螺纹结构汝瓷的工艺，首先用原料拉胚造型，制出螺纹结构，然后入窑素烧，得素胎；再在素胎上施釉，入窑釉烧，即得成品；其特征在于：所述原料中三氧化二铝的含量在22%-30%，原料的含水率在9.5%-10.5%，素胎施釉浓度为60-64波美度，且入窑釉烧按照如下步骤进行：
第一步、3h内由室温氧化气氛下匀速升温至90℃；
第二步、18-20h内由90℃氧化气氛下匀速升温至1000℃；
第三步、还原气氛下，先以3min/℃的速率从1000℃匀速升温至1050℃，并恒温保持1h；再以1 min/℃的速率从1050℃匀速升温至1240℃，最后在2h内从1240℃匀速缓慢升温至1260℃；
第四步、18-22min内由1260℃匀速降温至1130℃；
第五步、2h内由1130℃匀速降温至960℃；
第六步、1h内由960℃匀速降温至800℃；
第七部、1h内由800℃匀速降温至750℃；
第八步、4-5h内由750℃匀速降温至350℃；
第九步、6-7h内由350℃匀速降温至100℃，再自然冷却至室温。
2.如权利要求1所述的一种九步法烧制具有螺纹结构汝瓷的工艺，其特征在于：所述釉烧在柴烧窑中进行。
3.如权利要求1所述的一种九步法烧制具有螺纹结构汝瓷的工艺，其特征在于：所述素烧温度为830-870℃。
4.如权利要求1所述的一种九步法烧制具有螺纹结构汝瓷的工艺，其特征在于：所述原料为硬质高岭土40份、软质高岭土40份、木节粘土10份和铝石10份。
5.如权利要求1所述的一种九步法烧制具有螺纹结构汝瓷的工艺，其特征在于，所述原料的化学成分含量如下：二氧化硅65.5%、三氧化二铝27.5%、氧化钙0.45%、氧化镁0.4%、氧化钾1.45%、氧化钠0.21%、三氧化二铁2.6%、氧化亚铁0.47%、二氧化钛1.26%和三氧化二磷0.16%。
6.如权利要求1所述的一种九步法烧制具有螺纹结构汝瓷的工艺，其特征在于：施釉厚度为1.4-1.6mm。
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