CN1071406A

CN1071406A - 钠长石质高强度瓷

Info

Publication number: CN1071406A
Application number: CN 91107923
Authority: CN
Inventors: 樊震坤; 张儒岑; 孙仁花; 刘贤纪; 王志义
Original assignee: SILICATE RESEARCH AND DESIGN INST SHANDONG PROV
Current assignee: SILICATE RESEARCH AND DESIGN INST SHANDONG PROV
Priority date: 1991-11-16
Filing date: 1991-11-16
Publication date: 1993-04-28
Anticipated expiration: 2006-11-16
Also published as: CN1027972C

Abstract

钠长石质高强度瓷，抗弯强度高达170MPa，热稳定性从240℃高温投入20℃水中一次热交换不炸裂，冲击强度不小于4×10³Nm/m²；主要含有70.01 ～75.00％wt的SiO₂，19.00～25.00％wt的Al₂O₃， 1.50～2.49％wt的Na₂O。产品规整，瓷质细腻，可低温烧成，烧成温度范围达20～30℃，产品性能超过高级日用细瓷标准；成本低，工艺过程简单，易于大规模生产。

Description

本发明涉及一种钠长石质高强度瓷，它属于日用陶瓷新材质。

传统观点认为，在日用陶瓷生产中，钠长石作为熔剂，具有初融温度低，熔融范围窄，熔体粘度小，且随温度而变化的速度快，易使制品变形的缺点，从而导致制品烧成温度范围窄，生产上难以控制，难以大批量生产。因此，日用陶瓷坯料，一般用钾长石为助熔剂。随着人们物质生活水平的提高，人们对日用陶瓷制品的要求也越来越高，不仅要求它们能够满足美观实用的需要，而且还要求它们满足机械化洗涤、高温蒸煮消毒、冷冻、冷藏食品的需要，这就要求日用陶瓷制品，尤其是高级日用细瓷具有高强度、高热稳定性的性能，对日用陶瓷制品提出了深层次的要求。在1988年10月26日公开的名称为钠长石质瓷（申请日88 1 16，申请号88105656A，申请人：湖南省陶瓷研究所）的中国专利提供了一种新瓷质，它以钠长石作为主要熔剂，基本上解决了产品的变形问题，产品物理能达到日用细瓷器“GB3532-83”标准，但是它的强度和热稳定性仅达到一般日用细瓷的标准要求（抗弯强度120MPa、热稳定性180℃～20℃水一次热交换不炸），远远达不到人们高强度、高热稳定性的要求。目前，在日用陶瓷领域，高强度瓷基本上有三种瓷质，即纤维增强陶瓷，高铝质强化瓷，方石英质强化瓷，虽然都不同程度地达到了强化瓷的要求，但都利用化工或合成材料，价格贵，成本高，与目前日用陶瓷行业所用的一般工艺流程相比，工艺复杂，工艺控制不易满足，难以大规模生产。

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，满足人们深层次需求，而提供一种生产工艺过程简单，采用含钠长石的天然矿物为主体原料，可低温烧成，因而，成本可比一般高强度瓷低40%的高强度，高热稳定性的高级日用细瓷。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

本发明由长石、石英、粘土等原料制成，其中所用的长石是钠长石，或以钠长石为主体的矿物，主要含有（70.01～75.00）%wt的SiO₂和（1.50～2.49）%wt的Na₂O。

本发明的目的还可以通过以下措施来达到：本发明主要由（70.01～75.00）%wt的SiO₂，（19.00～25.00）%wt的Al₂O₃，不大于0.50%wt的Fe₂O₃，不大于0.50%wt的TiO₂，不大于2.00%wt的CaO，不大于1.50%wt的MgO，不大于1.00%wt的K₂O，以及1.50～2.49%wt的Na₂O组成，其中关键组成是SiO₂，Al₂O₃和Na₂O。

本发明坯料配方的示性矿物组成（wt%）为：

石英：30～40 钠长石：12～25

粘土：40～50 白云石：1～6

本发明的目的还可以通过如下措施来达到：所述的以钠长石为主体的矿物为钠长石-石英岩。

图1是层状微区结构示意图：图中1残余石英、2方石英固溶体层、3高硅玻璃层、4钠长石-石英玻璃（含莫来石）层。

现在进一步详细说明本发明：

在配方设计上，本发明针对钠长石易造成产品变形及烧成温度范围窄的缺点，以及高强度，高热稳定性的要求，利用钠长石熔解能力强的优点，采用“高硅、高钠”的工艺路线。坯体在高温下，玻璃熔体中熔入大量的SiO₂和Al₂O₃，SiO₂形成巨大的四面体网络结构，Al₂O₃“补网”，这样便加强了熔体的玻璃网络，增强了坯体高温液相的粘度，补偿了液相粘度随温度发生的剧烈变化，既大大减少了制品变形，提高了制品的规整度，又拓宽了制品的烧成温度范围。同时，由于坯体高温熔体的玻璃网络得到了加强，制品显微结构中强度最低的玻璃相的强度大大提高;在高温下气相在钠-硅质玻璃熔体中易扩散逸出，制品显微结构中气泡少且小，呈圆形;而且显微结构中，晶相细小且均匀，从而导致制品整体抗弯强度大大提高。另一方面，由于采用了上述配方，制品显微结构中残余石英周围形成特殊的“层状微区结构”，即残余石英1-方石英固溶体层2-高硅玻璃层3-钠长石-石英玻璃（含莫来石）层4，由中心向外依次排列（见附图1），四个微层中每个硅氧四面体平均占有体积V_T相差极小，因此四者之间存在十分匹配的过渡或浮生关系内应力非常小，同时制品高温熔体中熔入大量的SiO₂和Al₂O₃，莫来石的析出及生长均化，从而导致制品的热稳定性非常高。

本发明人发现，理想的助熔剂由钠长石-石英岩提供。

本发明人还发现，坯料中引入少量的白云石作为矿化剂，对提高制品的半透明度及降低坯体的烧成温度效果非常显著。因此配方中引入（1～6）%wt的白云石。

综合上述，采用“高硅、高钠”的配方，既克服了钠长石的固有缺点，产生规整划一，拓宽了坯体的烧成温度范围，也充分利用了钠长石熔剂的优点，达到瓷质细腻，半透明性好，低温烧成的目的，同时也达到了高强度，高热稳定性的要求，满足了高级日用细瓷标准。

在生产工艺上，在一般日用瓷生产工艺的基础上，采用二次烧成及振动磨光等工艺，大大提高了产品的规整度和釉面质量，为高级日用细瓷的生产打下了坚实的基础。

本发明从原料到制品的整个工艺过程如下：

滚压

原料→配料→湿式球磨→过筛→除铁→压滤→练泥→陈腐-

→成型→干燥→修坯→高温素烧→振动抛光→水洗→干燥→上低温釉→低温釉烧→检瓷→装饰→彩烤→包装→入库。

素烧温度：1230～1250℃，氧化焰烧成。

釉烧温度：1160～1180℃。

本发明在高级日用细瓷领域开辟了一种新瓷质，产品物理性能超过高级日用细瓷“GB4003-83”标准。与现有技术相比，具有以下优点：

（1）抗弯强度高。制品抗弯强度≥170MPa。

（2）热稳定性好。制品从240℃高温投入20℃水中一次热交换不炸裂。

（3）抗冲击强度高。抗冲击强度≥4.0×10³N.m/m²。

（4）外观质量好，规整度高。瓷质细腻，色调柔和，透明度≥20%（试样厚1mm）。光泽度≥105%，釉面平整，光亮。

（5）烧成温度范围宽，可达20～30℃，适于一般窑炉生产。

（6）可低温烧成，节能降耗30%。;

（7）生产工艺简单，成本低，生产易控制，易于大规模生产。

本发明的实施例如下：

坯料配方实施例列于表1，主要性能测试列于表2，原料化学组成列于表3。

坯料配方实例表1

编号名称		N-1	N-2
				原料组成（％wt)	瓷石52 大同土40莱阳土5 白云石3	瓷石47 大同土32 熟大同土5龙岩土14 白云石2
化学组成（％wt)	SiO₂Al₂O₃Fe₂O₃TiO₂CaOMgOK₂ONa₂O	73.1521.550.190.451.480.870.292.02	73.5621.950.170.411.070.490.541.79

制品主要性能测试表2

备注：上述瓷石是一种钠长石-石英岩。

工艺流程：如前所述。

烧成气氛：氧化焰。

工艺控制：坯料细度：万孔筛余≤0.1%。

Claims

1、一种抗弯强度高达170MPa的钠长石质高强度瓷，由长石.石英.粘土等原料制成，其特征在于：所用的长石是钠长石或以钠长石为主体的矿物，这种瓷坯主要是由(70.01～75.00)%wt的SiO₂和(1.50～2.49)%wt的Na₂O组成。

2、根据权利要求1所述的钠长石质高强度瓷，其特征在于，这种瓷坯主要含有（70.01～75.00）%wt的SiO₂，（19.00～25.00）%wt的Al₂O₃，不大于0.50%wt的Fe₂O₃，不大于0.50%wt的TiO₂，不大于2.00%wt的CaO，不大于1.50%wt的MgO，不大于1.00%wt的K₂O，以及1.50～2.49%wt的Na₂O，其中关键组成是SiO₂，Al₂O₃，Na₂O。

3、根据权利要求1所述的钠长石质高强度瓷，其特征在于：所述的以钠长石为主体的矿物为钠长石-石英岩。