CN107352803B - 一种陶瓷釉料、制备方法及其施用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶瓷釉料，其原料由以下重量份数的组分组成：40～50份的钢渣、10～20份的钾长石、5～10份的硼砂、3～5份的稻草灰、1～2份的Y₂O₃、1～3份的六偏硫酸钠、0.5～1份的羟甲基纤维素钠、0～3份的萤石、0～3份的ZnO、0～2份的CuO、0～6份的Co₂O₃。此外，本发明还提供了一种陶瓷釉料的制备方法及其施用方法。本发明以钢渣为主要原料代替天然原料制备陶瓷釉料，降低了陶瓷釉料的生产成本，且本发明通过调节配方组成和添加不同色料可制得黑色、绿色、红色等不同颜色的釉料，制得的陶瓷釉料对坯体适应性强，熔融良好，还具有光泽度好、色泽鲜艳、性能稳定的优点。

Description

一种陶瓷釉料、制备方法及其施用方法

技术领域

本发明属于陶瓷釉料技术领域，具体涉及一种陶瓷釉料、制备方法及其施用方法。

背景技术

在中国几千年灿烂的艺术文化中，陶瓷艺术一直占据着比较重要的地位。而对于陶瓷艺术而言，其中的釉料又是及其关键的一部分。通常来讲，所谓的陶瓷釉料是一种覆盖在陶瓷坯体表面的均一玻璃质薄层。对于陶瓷制品来说，陶瓷釉料可以改善使用性能、起到装饰作用等。

在现有的陶瓷烧制工艺中，陶瓷釉料的配方通常采用长石、石英、石灰石、碳酸钙、铅等天然矿物质的粉末作溶剂或增加釉料的悬浮性之用，一般在釉料的配方中按3％至70％的比例添加不等，但采用传统的天然矿石有多种对长期发展不利的因素存在而有悖行业的长期科学发展，比如说，天然矿物属于不可再生资源，长期大量开采，不利于长于的发展。

此外，我国陶瓷制品从产量来看，处于世界第一位，但大部分制品仍以中低挡为主，其中最重要的原因就是制品的装饰水品和材料跟国际上的先进水品相比还有很大的差距，具体来说就是作为装饰材料的釉料等跟国际上的先进水品相比有很大的差距。随着我国国民经济的不断发展和对外开放的深入，人们温饱问题的解决，大家对生活的质量也提出更高的要求，陶瓷制品的绿色环保和对人体健康影响等问题更加受到重视和关注，因此，开发出具有高光泽无铅、无镉熔块是目前厄待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种陶瓷釉料，解决了现有技术中陶瓷釉料制备过程中需要使用大量天然矿石原料，以及制备出的陶瓷釉料光泽度差，还含有铅、镉等重金属离子的问题。

本发明的第一个目的是提供一种陶瓷釉料，其原料由以下重量份数的组分组成：40～50份的钢渣、10～20份的钾长石、5～10份的硼砂、3～5份的稻草灰、1～2份的Y₂O₃、1～3份的六偏硫酸钠、0.5～1份的羟甲基纤维素钠、0～3份的萤石、0～3份的ZnO、0～2份的CuO、0～6份的Co₂O₃。

优选的，所述陶瓷釉料原料由以下重量份数的组分组成：45份的钢渣、15份的钾长石、5份的硼砂、5份的稻草灰、2份的Y₂O₃、1份的六偏硫酸钠、0.5份的羟甲基纤维素钠、2份的萤石、2份的ZnO、2份的CuO。

优选的，所述钢渣中各化学组分的质量百分比为：CaO：35.36％、Fe₂O₃：25.16％、SiO₂：19.60％、MgO：12.15％、Al₂O₃：3.69％、MnO：3.61％、TiO₂：0.38％、Cr₂O₃：0.05％。

本发明的第二个目的是提供一种陶瓷釉料的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，按照重量份数称取40～50份的钢渣、10～20份的钾长石、5～10份的硼砂、3～5份的稻草灰、1～2份的Y₂O₃、1～3份的六偏硫酸钠、0.5～1份的羟甲基纤维素钠、0～3份的萤石、0～3份的ZnO、0～2份的CuO、0～6份的Co₂O₃；

步骤2，将步骤1中称取的各原料混合后粉碎，然后过100～200目筛，得到混合料；

步骤3，将步骤2中得到的混合料置于熔炼炉中进行初次熔炼，熔炼过程中通入保护气体，熔炼温度为1100～1200℃，熔炼时间为3～5h，熔炼完毕得到初次熔炼物料；

步骤4，将步骤3中初次熔炼物料粉碎后过100～200目筛，然后置于熔炼炉中进行二次熔炼，熔炼过程中通入保护气体，熔炼温度为1450～1550℃，熔炼时间为0.5～1h，熔炼完毕得到二次熔炼物料；

步骤5，将步骤4中得到的二次熔炼物料水淬，得到块状釉料，即为所述陶瓷釉料。

优选的，所述步骤3以及所述步骤4中通入保护气体均为氩气。

优选的，所述步骤6中球磨时间为30min、转速为450r/min。

本发明的第三个目的是提供一种陶瓷釉料的施用方法，具体按照以下步骤实施：

将陶瓷釉料进行湿法球磨，然后过筛除杂，得到釉浆，釉浆的浓度为1.5～2.0g/mL；

将釉浆施于坯体表面，然后在60～100℃下干燥至釉浆中的水分≤1％，再置于1100～1200℃下烧制1～2h，冷却至室温，即得到施釉陶瓷制品。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)本发明以钢渣为主要原料代替天然原料来制备陶瓷釉料，既降低了陶瓷釉料的生产成本，又有效的开发了二次资源、变废为宝、减少了环境污染。

2)本发明通过调整配方组成可制得多种颜色的陶瓷釉料，且所得的陶瓷釉料对坯体适应性强，釉烧成范围宽，熔融良好，所得瓷釉具有光泽度好、色泽鲜艳、性能稳定的优点。

3)本发明陶瓷釉料的制备工艺简单，条件易于控制，生产成本低，易于工业化生产。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。

下面各实施例中未注明具体条件的试验方法，均按照本领域的常规方法和条件进行所述原料如无特殊说明，均为市售。

实施例1

一种陶瓷釉料，其原料由以下重量份数的组分组成：45份的钢渣、15份的钾长石、5份的硼砂、5份的稻草灰、2份的Y₂O₃、1份的六偏硫酸钠、0.5份的羟甲基纤维素钠、2份的萤石、2份的ZnO、2份的CuO。

具体按照以下步骤实施：

步骤1，按照重量份数称取45份的钢渣、15份的钾长石、5份的硼砂、5份的稻草灰、2份的Y₂O₃、1份的六偏硫酸钠、0.5份的羟甲基纤维素钠、2份的萤石、2份的ZnO、2份的CuO；

步骤2，将步骤1中称取的各原料混合后粉碎，然后过100目筛，得到混合料；

步骤3，将步骤2中得到的混合料置于熔炼炉中进行初次熔炼，熔炼过程中通入保护气体，熔炼温度为1100℃，熔炼时间为5h，熔炼完毕得到初次熔炼物料；

步骤4，将步骤3中初次熔炼物料粉碎后过100目筛，然后置于熔炼炉中进行二次熔炼，熔炼过程中通入保护气体，熔炼温度为1450℃，熔炼时间为1h，熔炼完毕得到二次熔炼物料；

步骤5，将步骤4中得到的二次熔炼物料水淬，得到块状釉料，即为陶瓷釉料；

步骤6，将步骤5中得到的陶瓷釉料进行湿法球磨，然后过筛除杂，得到釉浆，釉浆的浓度为1.5g/mL；

将釉浆施于坯体表面，然后在60℃下干燥至釉浆中的水分为0.6％后，再置于1100℃下烧制2h，冷却至室温，即得到绿色施釉陶瓷制品。

本实施例制得的陶瓷釉料对坯体适应性强，釉烧成范围宽，熔融良好，性能稳定，通过分析，获得的陶瓷釉料的质量百分比组成为：SiO₂：42.17％；Al₂O₃：13.15％；CaO：16.32％；MgO：2.98％；K₂O：3.85％；Na₂O：3.62％；B₂O₃：2.61％；Fe₂O₃：4.25％；CaF₂：3.16％；ZnO：3.0％；CuO：3.21％；Y₂O₃：1.6％、TiO₂:0.08％。

实施例2

一种陶瓷釉料，其原料由以下重量份数的组分组成：40份的钢渣、20份的钾长石、6份的硼砂、4份的稻草灰、1.5份的Y₂O₃、2份的六偏硫酸钠、1份的羟甲基纤维素钠、3份的萤石、3份的ZnO。

具体按照以下步骤实施：

步骤1，按照重量份数称取40份的钢渣、20份的钾长石、6份的硼砂、4份的稻草灰、1.5份的Y₂O₃、2份的六偏硫酸钠、1份的羟甲基纤维素钠、3份的萤石、3份的ZnO；

步骤2，将步骤1中称取的各原料混合后粉碎，然后过150目筛，得到混合料；

步骤3，将步骤2中得到的混合料置于熔炼炉中进行初次熔炼，熔炼过程中通入保护气体，熔炼温度为1150℃，熔炼时间为4h，熔炼完毕得到初次熔炼物料；

步骤4，将步骤3中初次熔炼物料粉碎后过150目筛，然后置于熔炼炉中进行二次熔炼，熔炼过程中通入保护气体，熔炼温度为1500℃，熔炼时间为0.6h，熔炼完毕得到二次熔炼物料；

步骤5，将步骤4中得到的二次熔炼物料水淬，得到块状釉料，即为陶瓷釉料；

步骤6，将步骤5中得到的陶瓷釉料进行湿法球磨，然后过筛除杂，得到釉浆，釉浆的浓度为1.8g/mL；

将釉浆施于坯体表面，然后在80℃下干燥至釉浆中的水分为0.4％后，再置于1150℃下烧制1.5h，冷却至室温，即得到红色施釉陶瓷制品。

经本实施例制得的陶瓷釉料，对坯体适应性强，釉烧成范围宽，熔融良好，性能稳定，通过分析，获得的陶瓷釉料的质量百分比组成为：SiO₂：41.27％；Al₂O₃：9.15％；CaO：19.32％；MgO：3.08％；K₂O：3.80％；Na₂O：4.62％；B₂O₃：3.61％；Fe₂O₃：8.02％；CaF₂：3.16％；ZnO：3.12％；Y₂O₃：0.82％、TiO₂:0.12％。

实施例3

一种陶瓷釉料，其原料由以下重量份数的组分组成：50份的钢渣、10份的钾长石、10份的硼砂、3份的稻草灰、1份的Y₂O₃、3份的六偏硫酸钠、0.6份的羟甲基纤维素钠、1份的CuO、3份的Co₂O₃。

具体按照以下步骤实施：

步骤1，按照重量份数称取：50份的钢渣、10份的钾长石、10份的硼砂、3份的稻草灰、1份的Y₂O₃、3份的六偏硫酸钠、0.6份的羟甲基纤维素钠、1份的CuO、3份的Co₂O₃；

步骤2，将步骤1中称取的各原料混合后粉碎，然后过200目筛，得到混合料；

步骤3，将步骤2中得到的混合料置于熔炼炉中进行初次熔炼，熔炼过程中通入保护气体，熔炼温度为1200℃，熔炼时间为3h，熔炼完毕得到初次熔炼物料；

步骤4，将步骤3中初次熔炼物料粉碎后过200目筛，然后置于熔炼炉中进行二次熔炼，熔炼过程中通入保护气体，熔炼温度为1550℃，熔炼时间为0.5h，熔炼完毕得到二次熔炼物料；

步骤5，将步骤4中得到的二次熔炼物料水淬，得到块状釉料，即为陶瓷釉料；

步骤6，将步骤5中得到的陶瓷釉料进行湿法球磨，然后过筛除杂，得到釉浆，釉浆的浓度为2.0g/mL；

将釉浆施于坯体表面，然后在100℃下干燥至釉浆中的水分为0.3％后，再置于1200℃下烧制1h，冷却至室温，即得到黑色施釉陶瓷制品。

经本实施例制得的陶瓷釉料，对坯体适应性强，釉烧成范围宽，熔融良好，性能稳定，通过分析，获得的陶瓷釉料的质量百分比组成为：SiO₂：51.07％；Al₂O₃：6.72％；CaO：18.32％；MgO：1.88％；K₂O：2.85％；Na₂O：3.62％；B₂O₃：2.11％；CuO：1.65％；Fe₂O₃：8.02％；Co₂O₃：3.12％；Y₂O₃：0.62％、TiO₂:0.02％。

需要说明的是，钢渣中各化学组分的质量百分比为：CaO：35.36％、Fe₂O₃：25.16％、SiO₂：19.60％、MgO：12.15％、Al₂O₃：3.69％、MnO：3.61％、TiO₂：0.38％、Cr₂O₃：0.05％。

实施例1～3均制备出了性能良好的陶瓷釉料，对实施例1～3制备出的施釉陶瓷制品的技术指标进行测试，具体结果见表1。

表1实施例1～3的施釉陶瓷制品的性能指标

从表1可以看出，实施例1～3制备出的陶瓷釉料对坯体适应性强，熔融良好，烧出的釉料层均匀附着在陶瓷素坯上，且完整无裂缝，光泽度高，色泽纯正；此外，釉料层的表面吸水率与线性膨胀系数均较低，所以釉料层性能稳定，不容易受空气中水分以及高温膨胀的影响，从而能够防止釉料层龟裂和脱釉，提高了制品的光泽和坚牢度；釉料层中铅、镉的含量均为微量，能够满足绿色环保的要求。

本发明还对实施例1～3的施釉陶瓷制品进行了化学稳定性实验和热稳定性实验，具体实验过程和结果如下。

1、化学稳定性实验

耐酸性实验：将实施例1～3的施釉陶瓷制品在25±2℃，质量百分浓度为4％的醋酸溶液中浸泡48小时，观察到实施例1～3的陶瓷制品均无侵蚀痕迹；

耐碱性实验：将实施例1～3的施釉陶瓷制品在50±2℃，质量百分浓度为1％的碳酸钠溶液中浸泡48小时，观察到实施例1～3的陶瓷制品均无侵蚀痕迹。

2、热稳定性实验

将实施例1～3的施釉陶瓷制品置于电路中，温升到200℃，保温20分钟，然后迅速投入25℃水中，10分钟后取出擦干，观察到实施例1～3的陶瓷制品表面色块无温度冲击裂纹。

上述实验表面，本发明制备出的陶瓷釉料化学稳定性以及热稳定性均较好，能够满足不同条件下的使用要求。

本发明釉料中添加硼砂能减少釉的热膨胀，降低釉的固化温度，从而防止龟裂和脱釉，提高釉料的光泽和坚牢度，且对于陶瓷釉料来说，氧化硼是很好的助熔剂和网络形成体，能够提高坯釉的适应性，降低粘度和表面张力，提高折射率，提高机械强度，耐久性耐磨性。此外，高硼熔块熟化快，形成光滑釉面的速度快，有利于着色。

稻草灰中含有丰富的钾、钙、镁、磷、铁等成分，在釉料中加入稻草灰，可以与钢渣、钾长石先进行调色反应，然后再与其他金属化合物在高温下反应，使釉水烧制出来有既浑浊又透明的感觉。

Y₂O₃在烧结过程中能够在釉料中分布均匀，避免产生“彩虹效应”影响釉料的美观性，此外，因为含有Y₂O₃，釉料表面可以快速形成特殊形貌的结晶晶花，具有良好的表面装饰效果，瓷釉光泽度好，化学性质稳定。

Co₂O₃作为添加剂添加到陶瓷釉料中使陶瓷的釉层具有以下特性：在一定温度条件下，Co₂O₃能提高陶瓷的致密度，并可显著减少和降低陶瓷的烧结等问题；陶瓷中添加Co₂O₃后，能使陶瓷的气孔明显减小，并使陶瓷晶粒尺寸更加均匀。萤石的主要成分是CaF₂，CaF₂与ZnO、Fe₂O₃、CuO均为调色剂，根据协调批彼此之间的配料比来烧制出不同颜色的釉料。

六偏硫酸钠可以降低釉料粘度，控制各物料之间团聚作用的影响，使原料分散性能更好，有利于发挥各原料组分的特性。羟甲基纤维素钠能够提高色料的着色力和颜色的均匀度，使施用釉料后的陶瓷制品色调鲜艳、颜色饱满、富有光彩，且具有较好的稳定性。

此外，本发明在制备陶瓷釉料的时候，采用两次熔炼工艺，初次熔炼时熔炼温度设置得较低，且熔炼时间稍长，避免骤然的高温导致釉料施用后变形，或者在施用后的釉料层内产生气泡，从而影响陶瓷制品的通透性。当陶瓷釉料经过初次熔炼后，性能和结构基本稳定，然后再升温进行相对短时间的高温熔炼，从而使陶瓷釉料结构进一步稳定，性能更为优越。

需要说明的是，本发明权利要求书中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例1～3相同，为了防止赘述，本发明的描述了优选的实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种陶瓷釉料，其特征在于，其原料由以下重量份数的组分组成：40～50份的钢渣、10～20份的钾长石、5～10份的硼砂、3～5份的稻草灰、1～2份的Y₂O₃、1～3份的六偏硫酸钠、0.5～1份的羟甲基纤维素钠、0～3份的萤石、0～3份的ZnO、0～2份的CuO、0～6份的Co₂O₃；所述陶瓷釉料是通过如下方法制备得到的：

步骤1，按照重量份数称取40～50份的钢渣、10～20份的钾长石、5～10份的硼砂、3～5份的稻草灰、1～2份的Y₂O₃、1～3份的六偏硫酸钠、0.5～1份的羟甲基纤维素钠、0～3份的萤石、0～3份的ZnO、0～2份的CuO、0～6份的Co₂O₃；

步骤2，将步骤1中称取的各原料混合后粉碎，然后过100～200目筛，得到混合料；

步骤3，将步骤2中得到的混合料置于熔炼炉中进行初次熔炼，熔炼过程中通入保护气体，熔炼温度为1100～1200℃，熔炼时间为3～5h，熔炼完毕得到初次熔炼物料；

步骤4，将步骤3中初次熔炼物料粉碎后过100～200目筛，然后置于熔炼炉中进行二次熔炼，熔炼过程中通入保护气体，熔炼温度为1450～1550℃，熔炼时间为0.5～1h，熔炼完毕得到二次熔炼物料；

步骤5，将步骤4中得到的二次熔炼物料水淬，得到块状釉料，即为所述陶瓷釉料。

2.根据权利要求1所述的陶瓷釉料，其特征在于，其原料由以下重量份数的组分组成：45份的钢渣、15份的钾长石、5份的硼砂、5份的稻草灰、2份的Y₂O₃、1份的六偏硫酸钠、0.5份的羟甲基纤维素钠、2份的萤石、2份的ZnO、2份的CuO。

3.根据权利要求2所述的陶瓷釉料，其特征在于，所述钢渣中各化学组分的质量百分比为：CaO：35.36%、Fe₂O₃：25.16%、SiO₂：19.60%、MgO：12.15%、Al₂O₃：3.69%、MnO：3.61%、TiO₂：0.38%、Cr₂O₃：0.05%。

4.根据权利要求1所述的陶瓷釉料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，按照重量份数称取40～50份的钢渣、10～20份的钾长石、5～10份的硼砂、3～5份的稻草灰、1～2份的Y₂O₃、1～3份的六偏硫酸钠、0.5～1份的羟甲基纤维素钠、0～3份的萤石、0～3份的ZnO、0～2份的CuO、0～6份的Co₂O₃；

步骤2，将步骤1中称取的各原料混合后粉碎，然后过100～200目筛，得到混合料；

步骤3，将步骤2中得到的混合料置于熔炼炉中进行初次熔炼，熔炼过程中通入保护气体，熔炼温度为1100～1200℃，熔炼时间为3～5h，熔炼完毕得到初次熔炼物料；

步骤4，将步骤3中初次熔炼物料粉碎后过100～200目筛，然后置于熔炼炉中进行二次熔炼，熔炼过程中通入保护气体，熔炼温度为1450～1550℃，熔炼时间为0.5～1h，熔炼完毕得到二次熔炼物料；

步骤5，将步骤4中得到的二次熔炼物料水淬，得到块状釉料，即为所述陶瓷釉料。

5.根据权利要求4所述的陶瓷釉料的制备方法，其特征在于，所述步骤3以及所述步骤4中通入保护气体均为氩气。

6.一种权利要求1～3任一项所述的陶瓷釉料的施用方法。

7.根据权利要求6所述的陶瓷釉料的施用方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

将陶瓷釉料进行湿法球磨，然后过筛除杂，得到釉浆，釉浆的浓度为1.5～2.0g/mL；

将釉浆施于坯体表面，然后在60～100℃下干燥至釉浆中的水分≤1％，再置于1100～1200℃下烧制1～2h，冷却至室温，即得到施釉陶瓷制品。

8.根据权利要求7所述的陶瓷釉料的施用方法，其特征在于，所述球磨时间为30min、转速为450r/min。