CN107555948A - 一种耐磨陶瓷制品及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种耐磨陶瓷制品，包括坯体和施于坯体表面的釉层，坯体的原料组分为：高岭土25～35份、黏土20～30份、白刚玉粉15～20份、火山石12～20份、氧化镁10～15份、钛白粉10～15份、石英10～15份、白云土10～12份、硅酸钠10～12份、铝镁尖晶石10～12份、氮化硅3～5份、氮化硼3～5份；釉层的原料组分为：高岭土10～15份、硅砂10～15份、白云土8～12份、膨润土8～12份、硅溶胶8～12份、白微斜长石8～12份、氧化硅6～10份、氧化铝5～8份、电气石3～6份、铝镁尖晶石3～6份、氮化硅1～2份。其具有高于普通陶瓷制品的耐磨性与强度，还具有一定的耐热性与抗水性。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷制造领域，具体涉及一种耐磨陶瓷制品及其制造工艺。
背景技术
陶瓷制品造型繁多、手感光滑细腻、色彩清亮明丽且便于清洗，具有经受一定温差的急热骤冷变化不易炸裂的性能，它传热慢，且经久耐用，耐酸、碱、盐及大气中碳酸气侵蚀，不生锈老化，因此深受人们欢迎，其中，在耐磨陶瓷制品具有高于普通陶瓷制品的耐磨性与强度，提高的陶瓷制品的耐磨性，则可以有效扩展陶瓷制品的应用领域，因此，提供一种具有高耐磨性与一定耐热性、抗水性的陶瓷制品具有重大意义。
发明内容
基于以上内容，本发明的目的在于提供一种耐磨陶瓷制品，其具有高于普通陶瓷制品的耐磨性与强度，还具有一定的耐热性与抗水性，可制造成陶瓷锅、陶瓷碗等日用餐具，还能制造成陶瓷板、陶瓷砖等家装用品以及饰品、工艺品。
为了实现上述目的，本发明采用的技术如为，一种耐磨陶瓷制品，包括坯体和施于坯体表面的釉层，所述坯体的原料包括如下重量份的组分：高岭土25～35份、黏土20～30份、白刚玉粉15～20份、火山石12～20份、氧化镁10～15份、钛白粉10～15份、石英10～15份、白云土10～12份、硅酸钠10～12份、铝镁尖晶石10～12份、氮化硅3～5份、氮化硼3～5份；所述釉层的原料包括如下重量份的组分：高岭土10～15份、硅砂10～15份、白云土8～12份、膨润土8～12份、硅溶胶8～12份、白微斜长石8～12份、氧化硅6～10份、氧化铝5～8份、电气石3～6份、铝镁尖晶石3～6份、氮化硅1～2份。
作为优选，所述坯体的原料包括如下重量份的组分：高岭土30份、黏土26份、白刚玉粉18份、火山石16份、氧化镁13份、钛白粉12份、石英13份、白云土11份、硅酸钠11份、铝镁尖晶石11份、氮化硅4份、氮化硼4份；所述釉层的原料包括如下重量份的组分：高岭土12份、硅砂12份、白云土10份、膨润土10份、硅溶胶10份、白微斜长石10份、氧化硅8份、氧化铝6份、电气石5份、铝镁尖晶石5份、氮化硅1.5份。
作为进一步优选，所述钛白粉为金红石型钛白粉。
作为进一步优选，所述氮化硼为立方氮化硼。
本发明采用上述原料配方，其原理在于：采用高岭土与黏土作为坯体原料的主料，保证原料加水配制得到的泥料具备可塑性与粘性，从而保证其可以被定型为各种形状与结构，坯料原料中的白刚玉粉、火山石可增加烧成陶瓷制品的耐磨性、抗老化性以及强度；氧化镁在高温烧制陶瓷的过程中逐渐晶化，从而提高陶瓷坯体中各原料的凝聚度，还能使烧成的陶瓷在受到敲击时发出的声音较为清脆、不显沉闷；钛白粉增加原料之间的内聚力，还能提高烧面陶瓷的热稳定性、抗冲击性以及机械性能，特别是金红石型钛白粉，可以在很大程度上提高烧成陶瓷的硬度与强度；石英与黏土结合后可提高烧成陶瓷的机械强度与化学稳定性；白云土与高岭土、黏土结合后提高原料的可塑性，最终提高烧成陶瓷的强度与热稳定性；硅酸钠、铝镁尖晶石、氮化硅、氮化硼结合后可降低烧制陶瓷过程中的体积膨胀率，还能提高烧成陶瓷的耐磨性、强度、热稳定性。
采用高岭土、硅砂、白云土、膨润土、硅溶胶、白微斜长石、氧化硅、氧化铝、电气石、铝镁尖晶石、氮化硅作为釉层原料，利用高岭土、白云土、膨润土的可塑性与粘性，原料加水制成釉水后，使其具备基本的粘结性与附着性；硅砂提高烧成陶瓷釉层的硬度与耐磨性，还能提升其光泽度；硅溶胶有很大的比表面积，在釉水中具有高分散性，可提高釉层原料在釉水中的结合度，采用釉水坯体上釉后，当釉水中的水分蒸发后，使釉层牢固地附着在坯体表面，还能提高烧制成陶瓷制品的耐磨性、耐高温性以及陶瓷制品的光亮度；白微斜长石减少釉层在烧制过程中的干燥收缩和变形，提高釉层的致密度与光泽度；氧化硅、氧化铝提升烧成陶瓷的耐磨性与硬度；电气石提升釉层在烧制过程中的稳定性与烧成陶瓷的耐腐蚀性；铝镁尖晶石减少釉层在烧制过程中的热膨胀，提升烧成陶瓷釉层的耐高温性；氮化硼提升烧成陶瓷釉层的耐磨性、热稳定性以及化学稳定性。
本发明还提供一种制造耐磨陶瓷制品的工艺，包括以下步骤：
步骤1：按照所述重量份分别称取各原料，备用；
步骤2：将坯体原料混合后加入占其总重量0.7～1.5倍的水，然后球磨直至全部原料过180～300目筛，接着练泥40～60分钟得到泥料，将泥料在温度为35～50℃、湿度为60～70％的条件下静置1～3小时，之后调节其含水量为55～65％后进行定型得到粗坯，利坯后得到坯体；
步骤3：将釉层原料混合后加入占其总重量1.5～3倍的水，然后球磨直至全部原料过250～800目筛，之后在温度为60～80℃、真空度为-0.1～0.3MPa的条件下，先以300～500r/min的速率真空搅拌40～80分钟，之后以50～100r/min的速率真空搅拌20～40分钟，随后停止搅拌，真空静置3～5分钟，最后调节其固含量为55～65％，得到釉水；
步骤4：将步骤2中得到的坯体在1150～1300℃的条件下烧制2～5小时得到素坯，之后采用步骤3中得到的釉水对素坯进行上釉，最后在1050～1350℃的条件下烧制2～8小时得耐磨陶瓷制品。
作为优选，所述步骤2中球磨直至全部原料过180～300目筛的具体步骤为：采用球磨机对加水后的坯体原料进行球磨30分钟，然后用180～300目筛子进行筛选，将未通过筛子的原料加入占其重量0.5～0.8倍的水后，继续球磨30分钟，接着再次筛选，重复上述操作直至原料全部过筛。
作为另一优选，所述步骤3中球磨直至全部原料过250～800目筛的具体步骤为：采用球磨机对加水后的釉层原料进行球磨1个小时，然后用250～800目筛子进行筛选，将未通过筛子的原料加入占其重量1～1.2倍的水后，继续球磨1个小时，接着再次筛选，重复上述操作直至原料全部过筛。
作为优化，所述釉层的原料还包括5～15份的颜料，加入不同颜色的颜料，可以制得不同颜色的耐磨陶瓷制品，满足不同人群的喜好。
有益效果
本发明提供一种耐磨陶瓷制品及其制造工艺，采用本发明所述的原料与工艺制得的耐磨陶瓷，其具有高耐磨性，还具有一定的热稳定性、抗水性，可制造成陶瓷锅、陶瓷碗等日用餐具，还能制造成陶瓷板、陶瓷砖等家装用品以及饰品、工艺品。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例提供一种耐磨陶瓷制品，包括坯体和施于坯体表面的釉层，其特征在于，所述坯体的原料包括如下重量份的组分：高岭土25份、黏土20份、白刚玉粉15份、火山石12份、氧化镁10份、钛白粉105份、石英10份、白云土10份、硅酸钠10份、铝镁尖晶石10份、氮化硅3份、氮化硼3份；所述釉层的原料包括如下重量份的组分：高岭土10份、硅砂10份、白云土8份、膨润土8份、硅溶胶8份、白微斜长石8份、氧化硅6份、氧化铝5份、电气石3份、铝镁尖晶石3份、氮化硅1份、钴蓝颜料5份。
本发明还提供一种制造耐磨陶瓷制品的工艺，包括以下步骤：
步骤1：按照所述重量份分别称取各原料，备用；
步骤2：将坯体原料混合后加入占其总重量0.7倍的水，然后球磨直至全部原料过180目筛，接着练泥40分钟得到泥料，将泥料在温度为35℃、湿度为70％的条件下静置1小时，之后调节其含水量为55％后进行定型得到粗坯，利坯后得到坯体；
步骤3：将釉层原料混合后加入占其总重量1.5倍的水，然后球磨直至全部原料过250目筛，之后在温度为60℃、真空度为0.3MPa的条件下，先以300r/min的速率真空搅拌80分钟，之后以100r/min的速率真空搅拌20分钟，随后停止搅拌，真空静置3分钟，最后调节其固含量为55％，得到釉水；
步骤4：将步骤2中得到的坯体在1150℃的条件下烧制2小时得到素坯，之后采用步骤3中得到的釉水对素坯进行上釉，最后在1050℃的条件下烧制3小时得耐磨陶瓷制品。
实施例2
本实施例提供一种耐磨陶瓷制品，包括坯体和施于坯体表面的釉层，其特征在于，所述坯体的原料包括如下重量份的组分：高岭土27份、黏土23份、白刚玉粉16份、火山石14份、氧化镁12份、钛白粉11份、石英11份、白云土10份、硅酸钠11份、铝镁尖晶石10份、氮化硅3份、氮化硼4份；所述釉层的原料包括如下重量份的组分：高岭土10份、硅砂12份、白云土8份、膨润土10份、硅溶胶9份、白微斜长石9份、氧化硅7份、氧化铝5份、电气石4份、铝镁尖晶石4份、氮化硅1.5份、氧化铁颜料8份。
本发明还提供一种制造耐磨陶瓷制品的工艺，包括以下步骤：
步骤1：按照所述重量份分别称取各原料，备用；
步骤2：将坯体原料混合后加入占其总重量0.8倍的水，然后球磨直至全部原料过200目筛，接着练泥40分钟得到泥料，将泥料在温度为40℃、湿度为65％的条件下静置1小时，之后调节其含水量为55％后进行定型得到粗坯，利坯后得到坯体；
步骤3：将釉层原料混合后加入占其总重量1.5倍的水，然后球磨直至全部原料过400目筛，之后在温度为60℃、真空度为0.3MPa的条件下，先以350r/min的速率真空搅拌45分钟，之后以80r/min的速率真空搅拌35分钟，随后停止搅拌，真空静置3分钟，最后调节其固含量为55～65％，得到釉水；
步骤4：将步骤2中得到的坯体在1150℃的条件下烧制3小时得到素坯，之后采用步骤3中得到的釉水对素坯进行上釉，最后在1100℃的条件下烧制4小时得耐磨陶瓷制品。
实施例3
本实施例提供一种耐磨陶瓷制品，包括坯体和施于坯体表面的釉层，其特征在于，所述坯体的原料包括如下重量份的组分：高岭土30份、黏土26份、白刚玉粉18份、火山石16份、氧化镁13份、钛白粉12份、石英13份、白云土11份、硅酸钠11份、铝镁尖晶石11份、氮化硅4份、氮化硼4份；所述釉层的原料包括如下重量份的组分：高岭土12份、硅砂12份、白云土10份、膨润土10份、硅溶胶10份、白微斜长石10份、氧化硅8份、氧化铝6份、电气石5份、铝镁尖晶石5份、氮化硅1.5份、铜金粉颜料10份。
本发明还提供一种制造耐磨陶瓷制品的工艺，包括以下步骤：
步骤1：按照所述重量份分别称取各原料，备用；
步骤2：将坯体原料混合后加入占其总重量1倍的水，然后球磨直至全部原料过280目筛，接着练泥50分钟得到泥料，将泥料在温度为45℃、湿度为65％的条件下静置3小时，之后调节其含水量为60％后进行定型得到粗坯，利坯后得到坯体；
步骤3：将釉层原料混合后加入占其总重量2倍的水，然后球磨直至全部原料过450目筛，之后在温度为70℃、真空度为-0.1MPa的条件下，先以450r/min的速率真空搅拌80分钟，之后以80r/min的速率真空搅拌35分钟，随后停止搅拌，真空静置5分钟，最后调节其固含量为65％，得到釉水；
步骤4：将步骤2中得到的坯体在1250℃的条件下烧制4小时得到素坯，之后采用步骤3中得到的釉水对素坯进行上釉，最后在1350℃的条件下烧制7小时得耐磨陶瓷制品。
实施例4
本实施例提供一种耐磨陶瓷制品，包括坯体和施于坯体表面的釉层，其特征在于，所述坯体的原料包括如下重量份的组分：高岭土32份、黏土28份、白刚玉粉19份、火山石18份、氧化镁14份、钛白粉13份、石英14份、白云土11份、硅酸钠12份、铝镁尖晶石11份、氮化硅5份、氮化硼4份；所述釉层的原料包括如下重量份的组分：高岭土13份、硅砂13份、白云土11份、膨润土11份、硅溶胶11份、白微斜长石11份、氧化硅9份、氧化铝7份、电气石6份、铝镁尖晶石5份、氮化硅2份、钴绿颜料12份。
本发明还提供一种制造耐磨陶瓷制品的工艺，包括以下步骤：
步骤1：按照所述重量份分别称取各原料，备用；
步骤2：将坯体原料混合后加入占其总重量1.2倍的水，然后球磨直至全部原料过220目筛，接着练泥60分钟得到泥料，将泥料在温度为50℃、湿度为65％的条件下静置2小时，之后调节其含水量为65％后进行定型得到粗坯，利坯后得到坯体；
步骤3：将釉层原料混合后加入占其总重量2.5倍的水，然后球磨直至全部原料过350目筛，之后在温度为65℃、真空度为0.1MPa的条件下，先以500r/min的速率真空搅拌40分钟，之后以100r/min的速率真空搅拌30分钟，随后停止搅拌，真空静置3分钟，最后调节其固含量为62％，得到釉水；
步骤4：将步骤2中得到的坯体在1200℃的条件下烧制5小时得到素坯，之后采用步骤3中得到的釉水对素坯进行上釉，最后在1300℃的条件下烧制8小时得耐磨陶瓷制品。
实施例5
本实施例提供一种耐磨陶瓷制品，包括坯体和施于坯体表面的釉层，其特征在于，所述坯体的原料包括如下重量份的组分：高岭土35份、黏土30份、白刚玉粉20份、火山石20份、氧化镁15份、钛白粉15份、石英15份、白云土12份、硅酸钠12份、铝镁尖晶石12份、氮化硅5份、氮化硼5份；所述釉层的原料包括如下重量份的组分：高岭土15份、硅砂15份、白云土12份、膨润土12份、硅溶胶12份、白微斜长石12份、氧化硅10份、氧化铝8份、电气石6份、铝镁尖晶石6份、氮化硅2份、复合钛红色剂颜料15份。
本发明还提供一种制造耐磨陶瓷制品的工艺，包括以下步骤：
步骤1：按照所述重量份分别称取各原料，备用；
步骤2：将坯体原料混合后加入占其总重量1.5倍的水，然后球磨直至全部原料过300目筛，接着练泥60分钟得到泥料，将泥料在温度为35℃、湿度为60％的条件下静置2小时，之后调节其含水量为65％后进行定型得到粗坯，利坯后得到坯体；
步骤3：将釉层原料混合后加入占其总重量1.8倍的水，然后球磨直至全部原料过800目筛，之后在温度为70℃、真空度为-0.1MPa的条件下，先以350r/min的速率真空搅拌60分钟，之后以70r/min的速率真空搅拌35分钟，随后停止搅拌，真空静置3分钟，最后调节其固含量为55％，得到釉水；
步骤4：将步骤2中得到的坯体在1300℃的条件下烧制2小时得到素坯，之后采用步骤3中得到的釉水对素坯进行上釉，最后在1350℃的条件下烧制6小时得耐磨陶瓷制品。
上述实施例1至5中，步骤2中球磨直至全部原料过筛的具体步骤为：采用球磨机对加水后的坯体原料进行球磨30分钟，然后用筛子进行筛选，将未通过筛子的原料加入占其重量0.5～0.8倍的水后，继续球磨30分钟，接着再次筛选，重复上述操作直至原料全部过筛；所述步骤3中球磨直至全部原料过筛的具体步骤为：采用球磨机对加水后的釉层原料进行球磨1个小时，然后用筛子进行筛选，将未通过筛子的原料加入占其重量1～1.2倍的水后，继续球磨1个小时，接着再次筛选，重复上述操作直至原料全部过筛。
上述实施例1至5中制造耐磨陶瓷制品所采用的原料如下表1所示：
表1实施例1至5所用原料
对上述实施例1至5中制得的耐磨陶瓷制品进行耐磨性、热稳定性、吸水率测试，其测试方法如下：
耐磨性测试：采用耐磨性测试机对陶瓷制品的碎片进行耐磨性测试，取5片陶瓷制品碎片，在碎片上放置一定颗粒级配的研磨钢球、80号白刚玉和定量的去离子水或蒸馏水，按照规定的旋转速率进行旋转研磨，对已磨损的陶瓷碎片与未磨损的陶瓷碎片进行观察对比，通过陶瓷制品碎片上开始出现磨损的研磨转数来评价其耐磨性，将5片陶瓷制品碎片的耐磨性测试结果求平均值即得陶瓷制品的耐磨性测试结果。
热稳定性测试：取5片陶瓷制品碎片，置于280℃条件下保温30分钟，保温结束后取出陶瓷制品碎片并进行核算，在15s内急速投入温度为20℃的水中，浸泡10min，其中，水的重量与陶瓷制品碎片重量之比为8：1，水面高出陶瓷制品碎片25mm，取出陶瓷制品碎片用布揩干，涂上红色墨水，检查有无裂纹，24h后再复查一次，检查其出现裂纹的数量与范围，出现的裂纹越多，陶瓷制品的热稳定性越好。
吸水率测试：取5片陶瓷制品碎片，洗净后烘干，分别称其重量，之后将陶瓷制品碎片分隔后置于蒸馏水中，煮沸3小时，期间水面保持高于陶瓷制品碎片10mm以上，之后将陶瓷制品碎片捞出，用已吸水饱和的布揩去陶瓷制品碎片表面附着的水，迅速分别称量其重量，之后通过通过公式计算出各陶瓷制品碎片的吸水率，计算5片陶瓷制品碎片的平均吸水率即得陶瓷制品的吸水率，其吸水率越低，陶瓷制品的抗水性越好。
上述实施例1至5制得的耐磨陶瓷制品与作为对照例的普通陶瓷制品的体积密度、耐磨性、抗水性测试结果如下表2所示：
表2实施例1至5制得的耐磨陶瓷制品与普通陶瓷制品的性能对比
其中，陶瓷耐磨级标准为1至5级，5级最好1级最差，其判断标准如下表3所示：
表3陶瓷耐磨级别判断标准
| 出现磨损的研磨转数 | 级别 |
| 100 | 0 |
| 150 | 1 |
| 600 | 2 |
| 755，1500 | 3 |
| 2100，6000，12000 | 4 |
| ＞12000 | 5 |
上述实施例1至5中烧成的陶瓷制品，其具有很高耐磨性，同时具备超过普通陶瓷的热稳定性与吸水率，其各项性能皆高于市面上常见的普通陶瓷，其中，实施例3制得的耐磨陶瓷制品，其耐磨性、热稳定性、抗水性最好，为最佳实施例。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种耐磨陶瓷制品，包括坯体和施于坯体表面的釉层，其特征在于，所述坯体的原料包括如下重量份的组分：高岭土25～35份、黏土20～30份、白刚玉粉15～20份、火山石12～20份、氧化镁10～15份、钛白粉10～15份、石英10～15份、白云土10～12份、硅酸钠10～12份、铝镁尖晶石10～12份、氮化硅3～5份、氮化硼3～5份；所述釉层的原料包括如下重量份的组分：高岭土10～15份、硅砂10～15份、白云土8～12份、膨润土8～12份、硅溶胶8～12份、白微斜长石8～12份、氧化硅6～10份、氧化铝5～8份、电气石3～6份、铝镁尖晶石3～6份、氮化硅1～2份。
2.根据权利要求1所述的耐磨陶瓷制品，其特征在于，所述坯体的原料包括如下重量份的组分：高岭土30份、黏土26份、白刚玉粉18份、火山石16份、氧化镁13份、钛白粉12份、石英13份、白云土11份、硅酸钠11份、铝镁尖晶石11份、氮化硅4份、氮化硼4份；所述釉层的原料包括如下重量份的组分：高岭土12份、硅砂12份、白云土10份、膨润土10份、硅溶胶10份、白微斜长石10份、氧化硅8份、氧化铝6份、电气石5份、铝镁尖晶石5份、氮化硅1.5份。
3.根据权利要求1或2所述的耐磨陶瓷制品，其特征在于，所述钛白粉为金红石型钛白粉。
4.根据权利要求1或2所述的耐磨陶瓷制品，其特征在于，所述氮化硼为立方氮化硼。
5.一种制造权利要求1至4所述耐磨陶瓷制品的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：按照所述重量份分别称取各原料，备用；
步骤2：将坯体原料混合后加入占其总重量0.7～1.5倍的水，然后球磨直至全部原料过180～300目筛，接着练泥40～60分钟得到泥料，将泥料在温度为35～50℃、湿度为60-70%的条件下静置1～3小时，之后调节其含水量为55～65后进行定型得到粗坯，利坯后得到坯体；
步骤3：将釉层原料混合后加入占其总重量1.5～3倍的水，然后球磨直至全部原料过250～800目筛，之后在湿度为60～80℃、真空度为-0.1～0.3MPa的条件下，先以300～500r/min的速率真空搅拌40～80分钟，之后以50～100r/min的速率真空搅拌20～40分钟，随后停止搅拌，真空静置3～5分钟，最后调节其固含量为55～65%，得到釉水；
步骤4：将步骤2中得到的坯体在1150～1300℃的条件下烧制2～5小时得到素坯，之后采用步骤3中得到的釉水对素坯进行上釉，最后在1050～1350℃的条件下烧制2～8小时得耐磨陶瓷制品。
6.根据权利要求5所述的制造耐磨陶瓷制品的工艺，其特征在于，所述步骤2中球磨直至全部原料过180～300目筛的具体步骤为：采用球磨机对加水后的坯体原料进行球磨30分钟，然后用180～300目筛子进行筛选，将未通过筛子的原料加入占其重量0.5～0.8倍的水后，继续球磨30分钟，接着再次筛选，重复上述操作直至原料全部过筛。
7.根据权利要求5或6所述的制造耐磨陶瓷制品的工艺，其特征在于，所述步骤3中球磨直至全部原料过250～800目筛的具体步骤为：采用球磨机对加水后的釉层原料进行球磨1个小时，然后用250～800目筛子进行筛选，将未通过筛子的原料加入占其重量1～1.2倍的水后，继续球磨1个小时，接着再次筛选，重复上述操作直至原料全部过筛。
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