CN107619188A - 一种陶瓷釉料及其制备方法 - Google Patents
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
本发明公开了一种陶瓷釉料，其制备原料由以下重量份数的组分组成：20～30份的钾长石、10～20份的石棉尾矿渣、10～20份的木节粘土、5～10份的纤维素纳米晶、3～5份的硼氢化钠、1～2份的La2O3、1～3份的聚异丁烯多丁二酰亚胺、1～2份的磷酸氢钙、1～2份的石决明粉、1～2份的Fe2O3。此外，本发明还提供了一种陶瓷釉料的制备方法。本发明以石棉尾矿渣、木节粘土为主要原料代替天然矿石原料制备陶瓷釉料，降低了陶瓷釉料的生产成本，且本发明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
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及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展，陶瓷领域也在快速发展，在陶瓷制品中，陶瓷釉料对陶瓷制品有着重要的影响，直接决定了陶瓷的美观程度，但是现有的陶瓷釉料因其加工过程不合理或材质选择等问题，导致陶瓷制品表面的釉料存在气泡或光泽度差等缺点，从而导致陶瓷制品不能够达到人们的需求。而为了解决陶瓷制品光泽度的问题，经常会在釉料中添加铅、镉等重金属，以解决光泽度的问题，这无疑给陶瓷制品的使用带来安全隐患。
此外，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。因此，在节约资源的同时，开发出具有高光泽无污染的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，还含有重金属污染的问题。
本发明的第一个目的是提供一种陶瓷釉料，其制备原料由以下重量份数的组分组成：20～30份的钾长石、10～20份的石棉尾矿渣、10～20份的木节粘土、5～10份的纤维素纳米晶、3～5份的硼氢化钠、1～2份的La2O3、1～3份的聚异丁烯多丁二酰亚胺、1～2份的磷酸氢钙、1～2份的石决明粉、1～2份的Fe2O3。
优选的，所述陶瓷釉料的制备原料由以下重量份数的组分组成：25份的钾长石、15份的石棉尾矿渣、15份的木节粘土、8份的纤维素纳米晶、4份的硼氢化钠、1份的La2O3、2份的聚异丁烯多丁二酰亚胺、1份的磷酸氢钙、2份的石决明粉、2份的Fe2O3。
优选的，所述石棉尾矿渣中各化学组分的质量百分比为：CaO：4.46％、Fe2O3：6.44％、SiO2：37.98％、MgO：45.91％、Al2O3：3.89％、Na2O：1.32％。
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，按重量份数称取20～30份的钾长石、10～20份的石棉尾矿渣、10～20份的木节粘土、5～10份的纤维素纳米晶、3～5份的硼氢化钠、1～2份的La2O3、1～3份的聚异丁烯多丁二酰亚胺、1～2份的磷酸氢钙、1～2份的石决明粉、1～2份的Fe2O3，备用；
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熔炼，熔炼过程中通入保护气体，使炉内温度升至500～600℃，并保温30min，保温完毕得到预熔物；然后升高炉内温度，将预熔物分别在1000～1100℃和1250～1300℃下交替烧制2次，每次烧制时间为20～30min，烧制完毕得到熔炼物料；
步骤4，将步骤3中得到的熔炼物料水淬，得到块状釉料，将块状釉料粉碎后过100～200目筛，即得到所述陶瓷釉料。
优选的，所述步骤3中通入保护气体为氩气。
优选的，所述步骤3中炉内温度在2h内以4～5℃/min的速度升温至500～600℃。
本发明釉料中添加了大量的石棉尾矿渣和木节粘土，二者中所含的成分和用来制备釉料的矿石相当，可以替代天然矿石，既能够制备出性能优越的釉料，又能废物利用，节约成本。纤维素纳米晶能减少釉的热膨胀，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。聚异丁烯多丁二酰亚胺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，聚异丁烯多丁二酰亚胺还可以降低釉料粘度，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。硼氢化钠能使釉料熔块熟化快，形成光滑釉面的速度快，还有利于着色。磷酸氢钙可以与钾长石、石棉尾矿渣、木节粘土先进行调色反应，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。La2O3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La2O3，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。石决明粉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，石决明粉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；陶瓷中添加石决明粉后，能使陶瓷的气孔明显减小，并使陶瓷晶粒尺寸更加均匀。
此外，本发明在制备陶瓷釉料的时候，采用逐渐升温的方式，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。并且在高温熔炼的时候，分别在1000～1100℃和1250～1300℃下交替烧制2次，使陶瓷釉料结构更为稳定，性能更为优越。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明以石棉尾矿渣和木节粘土为主要原料代替天然矿石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)本发明制备出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。且本发明的制备工艺简单，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：25份的钾长石、15份的石棉尾矿渣、15份的木节粘土、8份的纤维素纳米晶、4份的硼氢化钠、1份的La2O3、2份的聚异丁烯多丁二酰亚胺、1份的磷酸氢钙、2份的石决明粉、2份的Fe2O3。
具体按照以下步骤实施：
步骤1，按照重量份数称取25份的钾长石、15份的石棉尾矿渣、15份的木节粘土、8份的纤维素纳米晶、4份的硼氢化钠、1份的La2O3、2份的聚异丁烯多丁二酰亚胺、1份的磷酸氢钙、2份的石决明粉、2份的Fe2O3，备用；
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熔炼，熔炼过程中通入保护气体，使炉内温度在2h内以4℃/min的速度升温至500℃，并保温30min，保温完毕得到预熔物；然后升高炉内温度，将预熔物分别在1000℃和1300℃下交替烧制2次，每次烧制时间为25min，烧制完毕得到熔炼物料；
步骤4，将步骤3中得到的熔炼物料水淬，得到块状釉料，将块状釉料粉碎后过100目筛，即得到陶瓷釉料。
本实施例制得颜色鲜艳的红色陶瓷釉料，且经过分析，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：SiO2：45.38％；Al2O3：13.15％；CaO：4.32％；MgO：16.14％；K2O：3.85％；Na2O：3.62％；Fe2O3：8.94％；ZnO：3.0％；La2O3：1.6％。
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：20份的钾长石、20份的石棉尾矿渣、10份的木节粘土、5份的纤维素纳米晶、5份的硼氢化钠、2份的La2O3、1份的聚异丁烯多丁二酰亚胺、2份的磷酸氢钙、1份的石决明粉、1份的Fe2O3。
具体按照以下步骤实施：
步骤1，按照重量份数称取20份的钾长石、20份的石棉尾矿渣、10份的木节粘土、5份的纤维素纳米晶、5份的硼氢化钠、2份的La2O3、1份的聚异丁烯多丁二酰亚胺、2份的磷酸氢钙、1份的石决明粉、1份的Fe2O3；
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熔炼，熔炼过程中通入保护气体，使炉内温度在2h内以4.5℃/min的速度升温至550℃，并保温30min，保温完毕得到预熔物；然后升高炉内温度，将预熔物分别在1100℃和1300℃下交替烧制2次，每次烧制时间为20min，烧制完毕得到熔炼物料；
步骤4，将步骤3中得到的熔炼物料水淬，得到块状釉料，将块状釉料粉碎后过200目筛，即得到陶瓷釉料。
本实施例制得颜色鲜艳的红色陶瓷釉料，且经过分析，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：SiO2：45.26％；Al2O3：9.15％；CaO：8.93％；MgO：16.23％；K2O：3.80％；Na2O：4.60％；Fe2O3：8.01％；ZnO：3.12％；La2O3：0.82％、TiO2:0.08％。
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：30份的钾长石、10份的石棉尾矿渣、20份的木节粘土、10份的纤维素纳米晶、3份的硼氢化钠、1.5份的La2O3、3份的聚异丁烯多丁二酰亚胺、1.5份的磷酸氢钙、1.5份的石决明粉、1.5份的Fe2O3；
具体按照以下步骤实施：
步骤1，按照重量份数称取30份的钾长石、10份的石棉尾矿渣、20份的木节粘土、10份的纤维素纳米晶、3份的硼氢化钠、1.5份的La2O3、3份的聚异丁烯多丁二酰亚胺、1.5份的磷酸氢钙、1.5份的石决明粉、1.5份的Fe2O3；
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熔炼，熔炼过程中通入保护气体，使炉内温度在2h内以5℃/min的速度升温至600℃，并保温30min，保温完毕得到预熔物；然后升高炉内温度，将预熔物分别在1050℃和1250℃下交替烧制2次，每次烧制时间为30min，烧制完毕得到熔炼物料；
步骤4，将步骤3中得到的熔炼物料水淬，得到块状釉料，将块状釉料粉碎后过200目筛，即为所述陶瓷釉料。
本实施例制得颜色鲜艳的红色陶瓷釉料，且经过分析，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：SiO2：46.07％；Al2O3：11.72％；CaO：8.32％；MgO：18.76％；K2O：2.85％；Na2O：3.62％；Fe2O3：8.02％；La2O3：0.62％、TiO2:0.02％。
需要说明的是，石棉尾矿渣中各化学组分的质量百分比为：CaO：4.46％、Fe2O3：6.44％、SiO2：37.98％、MgO：45.91％、Al2O3：3.89％、Na2O：1.32％。
实施例1～3均制备出了性能良好的陶瓷釉料，将实施例1～3所制备的陶瓷釉料应用到陶瓷素坯上制备的成品进行技术指标测试，结果如下：
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制备的陶瓷釉料应用到陶瓷素坯上制备的陶瓷成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48h，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48h，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20min，然后迅速投入25℃水中，10min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。
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 (6)
1.一种陶瓷釉料，其特征在于，其制备原料由以下重量份数的组分组成：20～30份的钾长石、10～20份的石棉尾矿渣、10～20份的木节粘土、5～10份的纤维素纳米晶、3～5份的硼氢化钠、1～2份的La2O3、1～3份的聚异丁烯多丁二酰亚胺、1～2份的磷酸氢钙、1～2份的石决明粉、1～2份的Fe2O3。
2.根据权利要求1所述的陶瓷釉料，其特征在于，其制备原料由以下重量份数的组分组成：25份的钾长石、15份的石棉尾矿渣、15份的木节粘土、8份的纤维素纳米晶、4份的硼氢化钠、1份的La2O3、2份的聚异丁烯多丁二酰亚胺、1份的磷酸氢钙、2份的石决明粉、2份的Fe2O3。
3.根据权利要求1或2所述的陶瓷釉料，其特征在于，所述石棉尾矿渣中各化学组分的质量百分比为：CaO：4.46％、Fe2O3：6.44％、SiO2：37.98％、MgO：45.91％、Al2O3：3.89％、Na2O：1.32％。
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，按重量份数称取20～30份的钾长石、10～20份的石棉尾矿渣、10～20份的木节粘土、5～10份的纤维素纳米晶、3～5份的硼氢化钠、1～2份的La2O3、1～3份的聚异丁烯多丁二酰亚胺、1～2份的磷酸氢钙、1～2份的石决明粉、1～2份的Fe2O3，备用；
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熔炼，熔炼过程中通入保护气体，使炉内温度升至500～600℃，并保温30min，保温完毕得到预熔物；然后升高炉内温度，将预熔物分别在1000～1100℃和1250～1300℃下交替烧制2次，每次烧制时间为20～30min，烧制完毕得到熔炼物料；
步骤4，将步骤3中得到的熔炼物料水淬，得到块状釉料，将块状釉料粉碎后过100～200目筛，即得到所述陶瓷釉料。
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中通入保护气体为氩气。
6.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中炉内温度在2h内以4～5℃/min的速度升温至500～600℃。
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