CN107324766B - 一种陶银结合的瓷土及生产工艺、制品 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种陶银结合的瓷土配方及生产工艺、制品，涉及陶瓷技术领域。一种陶银结合的瓷土配方，原料包括透闪石、生滑石、瓷石、水洗高岭土、球黏土，原料的化学组成为SiO260.0％～70.0％、Al2O 12.0％～15.0％、MgO 5.0％～10.0％、CaO2.0％～7.5％、K2O 1.0％～3.0％、Na2O 0.5％～1.0％、灼烧失量为3.0％～7.0％。一种陶银结合的生产工艺：按照瓷土配方进行选料，并经处理得到泥料；然后烧制成型得到素烧陶瓷；在素烧陶瓷上涂抹银膏，再烧制得到陶银结合制品。瓷土配方制得的陶银结合的制品具有良好的可塑性、抗骤变性和干燥性能等。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷领域，且特别涉及一种陶银结合的瓷土、瓷土配方及生产工艺、制品。
背景技术
从远古时期人类制陶，到现如今各种新型陶瓷的出现，陶瓷的制造使用贯穿了整个中国的历史。中国是陶瓷的故乡，从远古时期人们开始用泥土制陶，到东汉时期人们烧制瓷器，这说明中国对于陶瓷的使用是极为长久而且出众。中国制造的陶瓷远销国外，受到了无数人的赞扬，全世界都被中国陶瓷文化所吸引。对于陶瓷的发展来说，进入了一个全新的，现代化时代，人们不仅要延续陶瓷本身的文化传承，还要具有创新精神使得陶瓷能够适应现如今人们的使用需要。陶瓷之所以会受到现代社会的关注，是因为它不仅具有极高的美学和使用价值，更是因为在某方面，一些特种陶瓷展现了其无与伦比的性能。有关陶银结合的研究便是在这种环境下开始进行。
随着时代的发展，陶银结合制品逐渐进入人们的视野，集美观与实用于一体的它成为现代人们的新宠。陶银结合是将银料与素烧过的坯体结合，在一定温度下再进行烧制，这样在重新烧制过程中，可以使得陶瓷与银料结合的部分产生化学反应，使得银料和陶瓷很紧密的结合在一起。
发明人研究发现，陶银结合制品的烧制工艺特殊，需要具有一定的抗骤冷骤热的能力，而陶瓷结合制品的瓷土原料决定制品的质量，研究陶银结合的瓷土原料对得到质量优良的陶银制品具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种陶银结合的瓷土配方，此瓷土配方质量优良，能够满足陶银结合工艺对于原料的特殊需求，得到质量优良的陶银结合制品。
本发明的另一目的在于提供一种陶银结合的生产工艺，此生产工艺步骤简单、参数容易控制，适用于工业化大规模生产。
本发明的第三目的在于提供一种陶银结合的制品，瓷与银良好结合，质量优良，使用寿命长久。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种陶银结合的瓷土配方，陶银结合的瓷土的原料包括如下组分：透闪石、生滑石、瓷石、水洗高岭土、球黏土，所述原料中，SiO2的质量分数为60.0％～70.0％、Al2O的质量分数为 12.0％～15.0％、MgO的质量分数为5.0％～10.0％、CaO的质量分数为2.0％～7.5％、K2O的质量分数为1.0％～3.0％、Na2O的质量分数为 0.5％～1.0％、灼烧失量为3.0％～7.0％。
本发明提出一种陶银结合的生产工艺，包括以下步骤：
泥料制备：按照上述的瓷土配方进行选料，并经破碎、混合、球磨、压滤制成泥料；
一次烧制：对泥料烧制成型得到素烧陶瓷，烧制温度为 1080-1120℃；
二次烧制：在素烧陶瓷上涂抹银膏，烧制得到陶银结合制品。
一种陶银结合的制品，根据上述的制备方法制得。
本发明实施例的陶银结合的瓷土配方及生产工艺、制品的有益效果是：
本发明实施例确立陶银结合专用的瓷土原料和配方组成。瓷土原料的化学组成会对制品的质量产生较大的影响，其化学组成决定了陶体的结构，且影响银料和配料的烧结效果。原料总体的化学成分进行限定，避免采用不同产地或者不同组成的瓷土原料时，造瓷土化学成分的差异，影响陶银结合制品的质量。
更为重要的是，SiO2是原料的主要成分，是坯料烧结的骨架，其在瓷土中的含量充足，能够维持坯料的结构，增加制品的机械强度。Al2O3也是原料的主要成分，其能够增加坯料的化学稳定性和热稳定性，并且可以降低制品烧结温度。合理控制MgO和CaO的配量，使之与SiO2、Al2O3、Na2O、K2O组成六元低共熔点，降低坯料的烧结温度。碱金属氧化物Na2O、K2O会显著降低坯料烧结温度，增加热稳定性，且调控Na2O比例少于1％，避免造成过度的热膨胀效应。另外，对烧失量进行限定，满足陶银制品陶体的需求。上述瓷土配方制得的陶银结合制品具有良好的可塑性、抗骤变性和干燥性能等，能够满足陶银结合制品的特殊工艺需求，得到质量优良的陶银结合制品。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的陶银结合的瓷土配方及生产工艺、制品进行具体说明。
本发明实施例提供的一种陶银结合的瓷土配方，陶银结合的瓷土的原料包括如下组分：透闪石、生滑石、瓷石、水洗高岭土、球黏土，所述原料中，SiO2的质量分数为60.0％～70.0％、Al2O的质量分数为12.0％～15.0％、MgO的质量分数为5.0％～10.0％、CaO的质量分数为2.0％～7.5％、K2O的质量分数为1.0％～3.0％、Na2O的质量分数为0.5％～1.0％、灼烧失量为3.0％～7.0％。
烧制陶瓷的原料有石质和土质两大类。石质包括透闪石、生滑石、瓷石，土质包括水洗高岭土和球黏土。采用上述原料能够引入烧制陶银制品所需的氧化物等成分，且原料易得、成本低廉。
进一步地，在本发明较佳实施例中，原料还包括白云石、钾钠长石、镁质黏土中的一种或多种。进一步保证陶体材料的成分，得到性质优良的瓷土。
瓷土原料的优劣，是决定陶瓷质量的一个重要因素，特别是对于陶银结合的特殊工艺，陶银结合主要是以银料以陶瓷体为依托，陶银制品工艺的好坏很大程度上取决于陶瓷体方面，对于坯料的具有很高的要求。原料决定坯料，坯料决定产品质量，因此原料的选择尤为重要。
SiO2是酸性氧化物，它的熔点是1713℃，在坯料制程中主要由瓷石，长石，高岭土等天然矿物原料引入。在坯料烧制过程中一些 SiO2与原料中的Al2O3在高温的作用下结合生成硅酸铝盐，即莫来石 (2SiO2·8Al2O3)，莫来石充当坯体的骨架，提高陶银制品中陶体的机械强度。另一部分的SiO2与原料中的Na2O、K2O、MgO、CaO在高温下熔融，结合成玻璃状物质，充满在坯体骨架之间，这样使得陶银制品陶体内部紧凑，可以提高陶体的机械强度和透明度。还有一部分SiO2没有参与以上两种反应，而是以游离态分布在瓷体各个部分，这样在高温融化过后，也起到了骨架作用，同时也避免了坯体在烧制过程中产生弯曲变形的缺陷。陶银结合中的瓷体因为在烧制过程中要经过重复烧制，而SiO2在烧成和冷却的时候晶体形状会发生转变，体积变化大。因此，需要调控SiO2的含量，在陶银结合专用瓷土原料配方中的比例为60.0％～70.0％，在该比例下，保证陶体具有良好的机械强度和热稳定性。
Al2O3是中性氧化物，它主要由高岭土，瓷石，长石等天然矿物原料引入。它在坯料中主要与SiO2在高温下化合，生成莫来石(2SiO2·8Al2O3)，结合生成的莫来石起到骨架支撑作用。而且Al2O3能够提高坯料烧成温度，提高陶体机械强度，让瓷器显得更加白皙。不仅如此，Al2O3还可以影响陶体的化学稳定性和热稳定性。发明人经长期研究发现，原料中Al2O3质量分数过低时，容易造成成品热稳定性降低，使陶体变形。由于陶银工艺中陶体要求轻量化和低温烧结，选用Al2O3在陶银结合专用的瓷土配方中所占比例为12.0％～15.0％时，既保证了陶体的轻量化需求，能够在较低的温度下进行烧结，且不容易发生形变。
MgO是碱性氧化物，在泥料中主要由生滑石、镁质黏土、白云石等天然矿物质中引入。MgO与SiO2和Al2O3在坯料烧制过程中反应能够生成熔点较低的堇青石(2MgO·2SiO2·5Al2O3)，在泥料烧结中起到助融作用，降低坯料烧成温度，并借以来调整坯料的可塑性，但是因为MgO的热膨胀系数较小，同时具有乳浊作用，加入过多的 MgO会降低坯料的透明度，又容易使得坯料与釉的热膨胀系数不合而造成釉面龟裂。发明人经长期研究得到MgO在瓷土配方中的含量为5.0％～10.0％，能够保证坯料具有良好的可塑性，且能够使陶体和银料良好结合。
CaO和MgO都属于碱土金属氧化物，两者在坯料的烧结过程中有着相似的影响，CaO是碱性氧化物，在坯料烧结过程中可以与SiO2反应生成偏硅酸钙(CaO·SiO2)，偏硅酸钙熔点较低，其在坯料烧结过程中有助融作用。原料中CaO的主要由生滑石、瓷石等天然矿物引入。因为CaO助融作用强，能够降低坯料的烧成温度，同时能够提高坯料的密度和机械强度。CaO还能够增加成品的透明度和热稳定性。但是过多的CaO会导致坯料在烧结过程中吸烟，坯体为烟熏色泽。本发明的陶银结合专用瓷土配方中CaO所占的比例为 2.0％～7.5％，能够降低陶瓷的烧成温度，保证陶体的机械性能、热稳定，且能够使陶银制品形成良好的色泽形态。
Na2O、K2O都是碱性氧化物，熔点很低，并且易溶于水，在坯料中主要起到熔剂的作用，使得坯料可以在低温下烧制成型。Na2O 和K2O在陶瓷坯料中能够把部分SiO2和Al2O3熔融，并生成玻璃相物质，填充在胎体骨架的空隙之内，并且能够促进莫来石(2SiO2·8Al2O3)的生长。因此可以提高陶瓷的透明度。在坯泥的配方中Na2O、 K2O可以由钾钠长石引入的，或是由瓷石引入。在配料中Na2O、K2O 不可过少亦不能过多。Na2O、K2O过少导致坯料烧成温度过高，浪费资源，而且不易烧结。过多会导致坯料烧成温度过低，降低制品的热稳定性，并且因为熔剂过多，容易引起制品形变。通常随着烧成温度升高，坯体的热膨胀系数降低，为了避免釉面开裂，釉的热膨胀系数必须是适当低于坯料的热膨胀系数。Na2O的热膨胀系数又比K2O还大，如果坯料中Na2O比K2O多，会导致制品剥釉。发明人经长期研究发现，当Na2O在坯料中的含量低于1％时，能够保证陶体和银料的良好结合。在本陶银结合的专用瓷土配方中，其含量分别是0.5％～1.0％的Na2O、1.0％～3.0％的K2O。
灼烧失量又称灼烧减量，指的是各种物质在灼烧过后减轻的质量与烧制前质量的百分比。在烧制过程中，受到多方面的影响。类如原料内结晶水的排除，碳酸盐分解放出的CO2，硫酸盐受热分解放出的SO2以及有机杂质燃烧所放出的CO2。如果坯料烧失量大，会造成制品形变。本发明实施例的陶银结合专用的瓷土配方的烧失量在3.0％～7.0％之间，避免制品发生形变。
进一步地，在本发明较佳实施例中，原料中：SiO2的质量分数为64.0％～68％、Al2O3的质量分数为12.0％～13.0％、MgO的质量分数为6.5％～8.5％、CaO的质量分数为4.0％～6.0％、K2O的质量分数为1.5％～2.5％、Na2O的质量分数为0.5％～0.8％、灼烧失量为 5.0％～7.0％。在该比例下，能够得到性能更稳定，且各方面质量更优良的瓷土，保证陶银结合制品的质量。
进一步地，在本发明较佳实施例中，原料中，SiO2的质量分数为66.3％、Al2O3的质量分数为12.1％、MgO的质量分数为7.5％、 CaO的质量分数为4.9％、K2O的质量分数为2.3％、Na2O的质量分数为0.6％、灼烧失量为6.3％。
进一步地，在本发明较佳实施例中，原料中，SiO2的质量分数为65.4％、Al2O3的质量分数为12.5％、MgO的质量分数为8.0％、 CaO的质量分数为5.5％、K2O的质量分数为1.6％、Na2O的质量分数为0.5％、灼烧失量为6.5％。
本发明的实施例采用先进的技术和科学的配方，在制备陶体的过程中，进一步优化组成瓷土的化学成分的组成和含量，能够得到外观美丽大方、陶瓷和银料结合稳定、效果优良的陶银结合制品。成品率高，且制品的既有陶瓷的平和之美，又有银料的细腻丰富。
本发明还提供了陶银结合的生产工艺，包括以下步骤：
泥料制备：按照上述的瓷土配方进行选料，并经破碎、混合、球磨、压滤制成泥料；
一次烧制：对泥料烧制成型得到素烧陶瓷，烧制温度为 1080-1120℃；
二次烧制：在素烧陶瓷上涂抹银膏，烧制得到陶银结合制品。
进一步地，在本发明较佳实施例中，二次烧制的温度为 400～800℃。进一步地，二次烧制后还包括退火程序，优选为在 350～450℃条件下退火0.5～1h。
进一步地，在本发明较佳实施例中，银膏的纯度大于或等于 99.9％。
本发明实施例采用银膏涂覆，改变银层的厚度和结构，在陶体上形成不同的表面效果，工艺简单，得到的陶银结合的制品具有良好的稳定性，保证银料和陶体的稳定结合，并形成优良的外观形态。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供的一种陶银结合的瓷土配方，其原料包括如下组分：透闪石、生滑石、瓷石、水洗高岭土、球黏土。原料中，SiO2的质量分数为66.3％、Al2O3的质量分数为12.1％、MgO的质量分数为7.5％、CaO的质量分数为4.9％、K2O的质量分数为2.3％、Na2O 的质量分数为0.6％、灼烧失量为6.3％。
一种陶银结合的生产工艺，包括以下步骤：
泥料制备：按照上述的瓷土配方进行选料，并经破碎、混合、球磨、压滤制成泥料；
一次烧制：对泥料烧制成型得到素烧陶瓷，烧制温度为1110℃；；
二次烧制：在素烧陶瓷上涂抹银膏，在550℃条件下烧制，并在 380℃条件下退火40min得到陶银结合制品。
实施例2
本实施例提供的一种陶银结合的瓷土配方，其原料包括如下组分：透闪石、生滑石、瓷石、水洗高岭土、球黏土。原料中，SiO2的质量分数为65.4％、Al2O3的质量分数为12.5％、MgO的质量分数为8.0％、CaO的质量分数为5.5％、K2O的质量分数为1.6％、Na2O 的质量分数为0.5％、灼烧失量为6.5％。
一种陶银结合的生产工艺，包括以下步骤：
泥料制备：按照上述的瓷土配方进行选料，并经破碎、混合、球磨、压滤制成泥料；
一次烧制：对泥料烧制成型得到素烧陶瓷，烧制温度为1095℃；；
二次烧制：在素烧陶瓷上涂抹银膏，在600℃条件下烧制得到陶银结合制品。
实施例3
本实施例提供的一种陶银结合的瓷土配方，其原料包括如下组分：透闪石、生滑石、瓷石、水洗高岭土、球黏土、白云石、钾钠长石。原料中，SiO2的质量分数为60％、Al2O3的质量分数为15％、 MgO的质量分数为6.5％、CaO的质量分数为7.5％、K2O的质量分数为3％、Na2O的质量分数为1％、灼烧失量为7％。
一种陶银结合的生产工艺，包括以下步骤：
泥料制备：按照上述的瓷土配方进行选料，并经破碎、混合、球磨、压滤制成泥料；
一次烧制：对泥料烧制成型得到素烧陶瓷，烧制温度为1080℃；；
二次烧制：在素烧陶瓷上涂抹银膏，在800℃条件下烧制得到陶银结合制品。
实施例4
本实施例提供的一种陶银结合的瓷土配方，其原料包括如下组分：透闪石、生滑石、瓷石、水洗高岭土、球黏土、钾钠长石、镁质黏土。原料中，SiO2的质量分数为70％、Al2O3的质量分数为12％、 MgO的质量分数为8.5％、CaO的质量分数为5％、K2O的质量分数为1％、Na2O的质量分数为0.5％、灼烧失量为3％。
一种陶银结合的生产工艺，包括以下步骤：
泥料制备：按照上述的瓷土配方进行选料，并经破碎、混合、球磨、压滤制成泥料；
一次烧制：对泥料烧制成型得到素烧陶瓷，烧制温度为1120℃；；
二次烧制：在素烧陶瓷上涂抹银膏，在400℃条件下烧制得到陶银结合制品。
试验例1
在选料过程中，原料中化学成分(氧化物)和灼烧失量的测定方法如下：
1.1预处理
取瓷土原料放入陶瓷坩埚放入烘箱中烘干，取烘干后的样品放入玛瑙研钵中研磨，研磨后的样品过200目筛，取筛好的样品放入烘箱中，以105℃烘干4小时，烘干后得到预处理样品，置于干燥器中冷却至室温。
1.2灼烧失量的测定
在瓷坩埚中称取1.0g预处理样品，放入马弗炉中，于1000℃下灼烧至恒重，放入干燥器中冷却，冷却至室温后称重，计算灼烧失量，重复三次，取平均值。
灼烧失量＝(灼烧前质量-灼烧后质量)/灼烧前质量*100％
1.3化学成分的测定-X射线荧光光谱法
在规格为30ml的铂金坩埚中称取0.800g预处理样品。将无水四硼酸锂和偏硼酸锂以质量分数为67:33制成熔剂，称取6.400g熔剂，硝酸锂1.380g，氟化锂0.450g置于铂金坩埚中。搅拌均匀，加入25g/L的LiBr水溶液1mL后放入烘箱中烘干，然后放在马弗炉中以1100℃温度下熔融25min，取出铂金坩埚，在事先加热过得的电热板中逐渐冷却至玻璃体出现，而后冷却至室温，取出玻璃体。注意要用洁净的手套接触玻璃体，把靠近铂金坩埚底部的作为检测面。为了检测的结果的准确度，设定样品数为10个。
选择与陶银结合瓷土原料配方相近的粘土成分分析标准物质 GBW03102、粘土成分分析标准物质GBW03115组成标准系列，用以上两种标准物质进行准确度检测。准确度检测结果见表1。
表1标准物质分析(质量％)
由表1可以看出，采用X射线荧光光谱法测量结果与标准值的误差在2％范围内，故采用X射线荧光光谱法可以得到原料的化学成分组成和含量。
本发明实施例1～4提供的陶银结合的生产工艺中得到的坯体的干燥收缩率为2.1～2.6％，坯体的可塑性指标均大于4，干燥性能好，抗骤变性强，陶体的变形程度小。制得的陶银结合制品，银料和陶体良好结合，稳定性高，质量优良，色泽亮丽。特别地，实施例1 制备得到的套银结合制品质量最为优良。
综上所述，本发明实施例的陶银结合的瓷土配方能够为陶银结合的制品提供良好的瓷土原料，保证陶银结合特殊工艺的需求，采用该瓷土配方，制得的陶银结合制品成品率高、质量优良。且本发明实施例的陶银结合的生产工艺简单，参数容易控制，在较低的烧结温度下得到产品。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种陶银结合的生产工艺，其特征在于，
包括以下步骤：
陶银结合的瓷土的原料由如下组分组成：透闪石、生滑石、瓷石、水洗高岭土、球黏土，所述原料中，SiO2的质量分数为60.0％～70.0％、Al2O3的质量分数为12.0％～15.0％、MgO的质量分数为5.0％～10.0％、CaO的质量分数为2.0％～7.5％、K2O的质量分数为1.0％～3.0％、Na2O的质量分数为0.5％～1.0％、灼烧失量为3.0％～7.0％；
泥料制备：按照上述的陶银结合的瓷土的原料进行选料，并经破碎、混合、球磨、压滤制成泥料；
一次烧制：对所述泥料烧制成型得到素烧陶瓷，烧制温度为1080-1120℃；
二次烧制：在所述素烧陶瓷上涂抹银膏，烧制得到陶银结合制品；其中，二次烧制的温度为400～800℃，二次烧制后还包括退火程序：在350～450℃条件下退火0.5～1h；采用银膏涂覆，改变银层的厚度和结构，在陶体上形成不同的表面效果。
2.根据权利要求1所述的陶银结合的生产工艺，其特征在于，
所述原料中：SiO2的质量分数为64.0％～68％、Al2O3的质量分数为12.0％～13.0％、MgO的质量分数为6.5％～8.5％、CaO的质量分数为4.0％～6.0％、K2O的质量分数为1.5％～2.5％、Na2O的质量分数为0.5％～0.8％、灼烧失量为5.0％～7.0％。
3.根据权利要求1所述的陶银结合的生产工艺，其特征在于，
所述原料中：SiO2的质量分数为66.3％、Al2O3的质量分数为12.1％、MgO的质量分数为7.5％、CaO的质量分数为4.9％、K2O的质量分数为2.3％、Na2O的质量分数为0.6％、灼烧失量为6.3％。
4.根据权利要求1所述的陶银结合的生产工艺，其特征在于，
按照重量百分比计，所述原料中：SiO2的质量分数为65.4％、Al2O3的质量分数为12.5％、MgO的质量分数为8.0％、CaO的质量分数为5.5％、K2O的质量分数为1.6％、Na2O的质量分数为0.5％、灼烧失量为6.5％。
5.根据权利要求1所述的陶银结合的生产工艺，其特征在于，所述原料还包括白云石、钾钠长石、镁质黏土中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的陶银结合的生产工艺，其特征在于，二次烧制的温度为400～800℃。
7.根据权利要求1所述的陶银结合的生产工艺，其特征在于，所述银膏的纯度大于或等于99.9％。
8.一种陶银结合的制品，其特征在于，根据权利要求1～7任意一项所述的制备方法制备得到。
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