CN109231961B - 一种抗变形快速烧成精陶器坯料及其制备与应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于陶瓷制备技术领域，具体地说，涉及一种抗变形快速烧成精陶器坯料及其制备与应用方法，公开了一种抗变形快速烧成精陶器坯料，由如下原料按重量百分比配制而成：熔块7~9%；高岭土原矿料19~23%；高岭土水洗泥15~17%；煅烧滑石14~16%；硅灰石9~11%；白云石4~6%；黏土14~17%；废陶粉6~8%；膨润土2~3%。本发明还公开了一种抗变形快速烧成精陶器坯料的制备方法及应用方法。本发明的一种抗变形快速烧成精陶器坯料及其制备与应用方法通过不同原料的配比，使烧制的高温阶段大大缩短，从而减少烧制时间，多种原料的组合和综合作用，为最终的陶瓷制品的快速烧制和抗变形提供了必须的条件，使产品成型时强度提高，泥质胎体不易变形，成品合格率高。

Description

一种抗变形快速烧成精陶器坯料及其制备与应用方法
技术领域
本发明属于陶瓷制备技术领域，具体地说，涉及一种抗变形快速烧成精陶器坯料及其制备与应用方法。
背景技术
精陶器是陶瓷中的一个类别，是精细制作的陶质器件，如日用的碗、盘、罐等和陈设的花瓶、雕塑件等。陶瓷都是经烧制而成，泥质胎件在温度烧制过种中产生物理和化学变化，胎件出现收缩并可能产生变形，烧制过程耗用了大量的能源（如燃气和电力）。快速烧制是降低烧制温度和烧制时间，达到节省能源和提高生产效率，降低生产成本，同时也可减小制品的变形，使合格品率提高。为达到快速烧制和抗变形，必须配制适应于快速烧制的坯料（用于制成胎件的成品原料），研究并配套与特制坯料相适用的烧成制度及坯料的使用的方法，从而使快速烧制能够实现，制品的变形率减少，达到生产的低成本和高质量。在行业中，由于技术的限制，精陶器的快速烧制导致产品的大量不合格。如何攻克精陶器快速烧制和抗变形的技术难关，成为行业的技术攻关课题。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题在于提供一种能够应用于精陶器快速烧制、制品收缩率小和变形小、制品合格率高的抗变形快速烧成精陶器坯料及其制备与应用方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案为：
一种抗变形快速烧成精陶器坯料，由如下原料按重量百分比配制而成：
熔块 7~9%；
高岭土原矿料 19~23%；
高岭土水洗泥 15~17%；
煅烧滑石 14~16%；
硅灰石 9~11%；
白云石 4~6%；
黏土 14~17%；
废陶粉 6~8%；
膨润土 2~3%。
具体的，所述熔块由如下原料按重量百分比配制而成：
透锂长石 65~75%；
硼砂 25~35%。
具体的，所述废陶粉为报废精陶器加工后形成的粉状物。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案为：
一种用于制备如上述抗变形快速烧成精陶器坯料的制备方法，包括如下步骤：
备料，按照重量百分比分别准备透锂长石、硼砂、高岭土原矿料、高岭土水洗泥、煅烧滑石、硅灰石、白云石、粘土、废陶粉与膨润土备用。
熔块制备，将透锂长石、硼砂同时放入混合机中进行搅拌后进行熔炼，再进行水淬处理，获得熔块；
湿法球磨，将制备的熔块与高岭土原矿料、高岭土水洗泥、煅烧滑石、硅灰石、白云石、粘土、废陶粉、膨润土混合均匀再加入清水一起放入球磨机中进行湿法球磨，球磨时间为24~28小时，获得混合原料；
过筛除铁，将混合原料过250目筛后送入除铁机中进行除铁，获得除铁原料；
压滤成块，将除铁原料送入压滤机中进行压滤，将除铁原料压滤成块状原料；
练泥成料，将块状原料放入练泥机进行练泥，练泥时间为1.5~3小时，获得含水率为20~22%的成品坯料。
具体的，所述熔块制备步骤中还包括如下步骤：
搅拌，将透锂长石、硼砂混合均匀后放入搅拌机中，进行搅拌，搅拌时间为0.5~1.5小时，均匀混合后获得搅拌物；
熔炼，将搅拌物放入到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1200℃，熔炼时间为3.5~4.5小时，获得熔融物；
水淬，将熔融物从熔炼炉中取出直接放入冷水槽中，利用冷水进行水淬处理，获得熔块。
本发明解决上述技术问题的又一技术方案为：
一种使用如上述制备的抗变形快速烧成精陶器坯料的应用方法，包括如下步骤：
泥质胎件制备，取适量成品坯料按照日用或陈设艺术陶瓷制品的成型方法，制作出泥质胎件；
胎件干燥，将泥质胎件置于常温、干燥、通风的环境中进行自然干燥，干燥至含水率低于1%；
素烧，将干燥后的泥质胎件放置到陶瓷生产用窑炉中，对泥质胎件进行素烧，素烧时间为5小时，素烧温度为980~1020℃，获得素烧件；
施釉干燥，采用常规的成品低温瓷釉对素烧件进行施釉，并将施釉后的素烧件置于常温、干燥、通风的环境中进行自然干燥，干燥至含水率低于1%；
制品烧成，将施釉后的素烧件重新放入陶瓷生产用窑炉中，进行烧成，烧成时间为5小时，烧成气氛为氧化气氛，烧成温度呈阶段式分布，获得成品的陶瓷制品。
具体的，所述制品烧成步骤中，烧成温度包括如下阶段：
升温阶段，陶瓷生产用窑炉点火升温，将温度从100~150℃的温度提升至650℃，升温时间为90分钟；
速升阶段，将陶瓷生产用窑炉内的温度快速提升到900℃，升温时间为30分钟；
加温阶段，将陶瓷生产用窑炉内的温度加温到1050℃，加温时间为45分钟；
恒温阶段，将陶瓷生产用窑炉内的温度保持在1050℃，持续28分钟；
速降阶段，将陶瓷生产用窑炉内的温度快速降低到650℃，降温时间为17分钟；
缓降阶段，将陶瓷生产用窑炉内的温度缓慢降低到520℃，降温时间为60分钟；
冷却阶段，将陶瓷生产用窑炉内的温度降低到150℃及以下，降温时间为30分钟。
具体的，所述陶瓷制品的总收缩率为4.0~4.2%，吸水率为18~19%，抗折强度为50~55N/mm2，白度为78%。
本发明的具有以下有益效果：通过不同原料的配比，透锂长石中有氧化锂，与硼砂混后熔炼形成的熔块加入坯料之后，能起到助熔制作用，能促进陶瓷胎件在烧制中液相的提前生成，使烧制的高温阶段大大缩短，从而减少烧制时间，多种原料的组合和综合作用，为最终的陶瓷制品的快速烧制和抗变形提供了必须的条件，使产品成型时强度提高，泥质胎体不易变形，成品合格率高。
附图说明
图1为本发明一种抗变形快速烧成精陶器配料应用方法的烧成温度曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明。
一种抗变形快速烧成精陶器坯料，由如下原料按重量百分比配制而成：
熔块 7~9%；
高岭土原矿料 19~23%；
高岭土水洗泥 15~17%；
煅烧滑石 14~16%；
硅灰石 9~11%；
白云石 4~6%；
黏土 14~17%；
废陶粉 6~8%；
膨润土 2~3%。
具体的，所述熔块由如下原料按重量百分比配制而成：
透锂长石 65~75%；
硼砂 25~35%。
具体的，所述废陶粉为报废精陶器加工后形成的粉状物。该配料的原料组合和综合作用为产品的快速烧制和抗变形提供了必须的条件，使产品成型时强度提高，泥质胎体不易变形，成品合格率高，使最终产品能够达到以下优良的物理指标：产品总收缩率4.0-4.2%，吸水率18-19%，抗折强度50-55N/mm2，白度78%，上述坯料的化学组成可达到下列表格所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
实施例1：
本发明实施例1的一种用于制备如上述抗变形快速烧成精陶器坯料的制备方法，包括如下步骤：
备料，按照重量百分比分别准备透锂长石5.6%、硼砂2.4%、高岭土原矿料21%、高岭土水洗泥16%、煅烧滑石15%、硅灰石10%、白云石5%、粘土16%、废陶粉7%与膨润土2%备用。
熔块制备，将透锂长石、硼砂（透锂长石与硼砂的比例在本实施例中采用的为70%：30%）同时放入混合机中进行搅拌后进行熔炼，再进行水淬处理，获得熔块；具体的，还包括如下步骤：
搅拌，将透锂长石、硼砂混合均匀后放入搅拌机中，进行搅拌，搅拌时间为1小时，均匀混合后获得搅拌物；
熔炼，将搅拌物放入到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1200℃，熔炼时间为4小时，获得熔融物；
水淬，将熔融物从熔炼炉中取出直接放入冷水槽中，利用冷水进行水淬处理，获得熔块。透锂长石中有氧化锂，与硼砂混后熔炼形成的熔块加入坯料之后，能起到助熔制作用，能促进陶瓷胎件在烧制中液相的提前生成，使烧制的高温阶段大大缩短，从而减少烧制时间。同时，熔块加入到坯料中，减少了坯体的收缩，氧化锂在对降低制品的线膨胀系数及抗变形均起到较大作用。
湿法球磨，将制备的熔块与高岭土原矿料、高岭土水洗泥、煅烧滑石、硅灰石、白云石、粘土、废陶粉、膨润土混合均匀再加入清水一起放入球磨机中进行湿法球磨，球磨时间为26小时，获得混合原料；
过筛除铁，将混合原料过250目筛后送入除铁机中进行除铁，获得除铁原料；
压滤成块，将除铁原料送入压滤机中进行压滤，将除铁原料压滤成块状原料；
练泥成料，将块状原料放入练泥机进行练泥，练泥时间为2.5小时，获得含水率为20~22%的成品坯料。该成品坯料的原料组合和综合作用为产品的快速烧制和抗变形提供了必须的条件，使产品成型时强度提高，泥质胎体不易变形，成品合格率高。
实施例2：
本发明实施例2的一种用于制备如上述抗变形快速烧成精陶器坯料的制备方法，包括如下步骤：
备料，按照重量百分比分别准备透锂长石4.55%、硼砂2.45%、高岭土原矿料19%、高岭土水洗泥15%、煅烧滑石14%、硅灰石11%、白云石6%、粘土17%、废陶粉8%与膨润土3%备用。
熔块制备，将透锂长石、硼砂（透锂长石与硼砂的比例在本实施例中采用的为65%：35%）同时放入混合机中进行搅拌后进行熔炼，再进行水淬处理，获得熔块；具体的，还包括如下步骤：
搅拌，将透锂长石、硼砂混合均匀后放入搅拌机中，进行搅拌，搅拌时间为0.5小时，均匀混合后获得搅拌物；
熔炼，将搅拌物放入到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1200℃，熔炼时间为3.5小时，获得熔融物；
水淬，将熔融物从熔炼炉中取出直接放入冷水槽中，利用冷水进行水淬处理，获得熔块。透锂长石中有氧化锂，与硼砂混后熔炼形成的熔块加入坯料之后，能起到助熔制作用，能促进陶瓷胎件在烧制中液相的提前生成，使烧制的高温阶段大大缩短，从而减少烧制时间。同时，熔块加入到坯料中，减少了坯体的收缩，氧化锂在对降低制品的线膨胀系数及抗变形均起到较大作用。
湿法球磨，将制备的熔块与高岭土原矿料、高岭土水洗泥、煅烧滑石、硅灰石、白云石、粘土、废陶粉、膨润土混合均匀再加入清水一起放入球磨机中进行湿法球磨，球磨时间为24小时，获得混合原料；
过筛除铁，将混合原料过250目筛后送入除铁机中进行除铁，获得除铁原料；
压滤成块，将除铁原料送入压滤机中进行压滤，将除铁原料压滤成块状原料；
练泥成料，将块状原料放入练泥机进行练泥，练泥时间为1.5小时，获得含水率为20~22%的成品坯料。该成品坯料的原料组合和综合作用为产品的快速烧制和抗变形提供了必须的条件，使产品成型时强度提高，泥质胎体不易变形，成品合格率高。
实施例3：
本发明实施例3的一种用于制备如上述抗变形快速烧成精陶器坯料的制备方法，包括如下步骤：
备料，按照重量百分比分别准备透锂长石6.75%、硼砂2.25%、高岭土原矿料23%、高岭土水洗泥17%、煅烧滑石13%、硅灰石9%、白云石4%、粘土14%、废陶粉6%与膨润土2%备用。
熔块制备，将透锂长石、硼砂（透锂长石与硼砂的比例在本实施例中采用的为75%：25%）同时放入混合机中进行搅拌后进行熔炼，再进行水淬处理，获得熔块；具体的，还包括如下步骤：
搅拌，将透锂长石、硼砂混合均匀后放入搅拌机中，进行搅拌，搅拌时间为1.5小时，均匀混合后获得搅拌物；
熔炼，将搅拌物放入到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1200℃，熔炼时间为4.5小时，获得熔融物；
水淬，将熔融物从熔炼炉中取出直接放入冷水槽中，利用冷水进行水淬处理，获得熔块。透锂长石中有氧化锂，与硼砂混后熔炼形成的熔块加入坯料之后，能起到助熔制作用，能促进陶瓷胎件在烧制中液相的提前生成，使烧制的高温阶段大大缩短，从而减少烧制时间。同时，熔块加入到坯料中，减少了坯体的收缩，氧化锂在对降低制品的线膨胀系数及抗变形均起到较大作用。
湿法球磨，将制备的熔块与高岭土原矿料、高岭土水洗泥、煅烧滑石、硅灰石、白云石、粘土、废陶粉、膨润土混合均匀再加入清水一起放入球磨机中进行湿法球磨，球磨时间为28小时，获得混合原料；
过筛除铁，将混合原料过250目筛后送入除铁机中进行除铁，获得除铁原料；
压滤成块，将除铁原料送入压滤机中进行压滤，将除铁原料压滤成块状原料；
练泥成料，将块状原料放入练泥机进行练泥，练泥时间为3小时，获得含水率为20~22%的成品坯料。该成品坯料的原料组合和综合作用为产品的快速烧制和抗变形提供了必须的条件，使产品成型时强度提高，泥质胎体不易变形，成品合格率高。
本发明还公开了一种使用如上述实施例1~3制备的抗变形快速烧成精陶器坯料的应用方法，包括如下步骤：
泥质胎件制备，取适量成品坯料按照日用或陈设艺术陶瓷制品的成型方法，制作出泥质胎件；
胎件干燥，将泥质胎件置于常温、干燥、通风的环境中进行自然干燥，干燥至含水率低于1%；
素烧，将干燥后的泥质胎件放置到陶瓷生产用窑炉中，对泥质胎件进行素烧，素烧时间为5小时，素烧温度为980~1020℃，获得素烧件；
施釉干燥，采用常规的成品低温瓷釉对素烧件进行施釉，并将施釉后的素烧件置于常温、干燥、通风的环境中进行自然干燥，干燥至含水率低于1%；
制品烧成，将施釉后的素烧件重新放入陶瓷生产用窑炉中，进行烧成，烧成时间为5小时，烧成气氛为氧化气氛，烧成温度呈阶段式分布，具体烧成温度变化如图1所示，包括如下阶段：
升温阶段，陶瓷生产用窑炉点火升温，将温度从100~150℃的温度提升至650℃，升温时间为90分钟；
速升阶段，将陶瓷生产用窑炉内的温度快速提升到900℃，升温时间为30分钟；
加温阶段，将陶瓷生产用窑炉内的温度加温到1050℃，加温时间为45分钟；
恒温阶段，将陶瓷生产用窑炉内的温度保持在1050℃，持续28分钟；
速降阶段，将陶瓷生产用窑炉内的温度快速降低到650℃，降温时间为17分钟；
缓降阶段，将陶瓷生产用窑炉内的温度缓慢降低到520℃，降温时间为60分钟；
冷却阶段，将陶瓷生产用窑炉内的温度降低到150℃及以下，降温时间为30分钟。
通过上诉阶段性温度的烧成，获得陶瓷制品。具体的，所述陶瓷制品的总收缩率为4.0~4.2%，吸水率为18~19%，抗折强度为50~55N/mm2，白度为78%。
对经施釉制品的烧制称为烧成，常规的精陶器烧成通常为10小时以上，本烧成方法将烧成时间减少50%，是利用坯料中含硼锂低温熔块及其它原料特性的相互作用，使烧成过程制品液相的提前产生，使烧成在900-1050℃阶段加速，这一阶段时间的减少，使烧成能耗下降50%以上；在烧成高温段过后的温度急降至600℃前的这一阶段，使制品晶相得到有效控制，对于制品防变形，以及物理性能的优化起到重要作用。
通过上述烧成，制备出白度78℃（颜色釉件除外），尺寸误差小，变形小，质量合格率高的精陶器，制品符合国家和行业的相关标准要求。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种抗变形快速烧成精陶器坯料，其特征在于，由如下原料按重量百分比配制而成：
熔块 7~9%；
高岭土原矿料 19~23%；
高岭土水洗泥 15~17%；
煅烧滑石 14~16%；
硅灰石 9~11%；
白云石 4~6%；
黏土 14~17%；
废陶粉 6~8%；
膨润土 2~3%。
其中，所述熔块由如下原料按重量百分比配制而成：
透锂长石 65~75%；
硼砂 25~35%。
2.根据权利要求1所述的抗变形快速烧成精陶器坯料，其特征在于：所述废陶粉为报废精陶器加工后形成的粉状物。
3.一种用于制备如权利要求1-2所述抗变形快速烧成精陶器坯料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
备料，按照重量百分比分别准备透锂长石、硼砂、高岭土原矿料、高岭土水洗泥、煅烧滑石、硅灰石、白云石、黏土 、废陶粉与膨润土备用；
熔块制备，将透锂长石、硼砂同时放入混合机中进行搅拌后进行熔炼，再进行水淬处理，获得熔块；
湿法球磨，将制备的熔块与高岭土原矿料、高岭土水洗泥、煅烧滑石、硅灰石、白云石、黏土 、废陶粉、膨润土混合均匀再加入清水一起放入球磨机中进行湿法球磨，球磨时间为24~28小时，获得混合原料；
过筛除铁，将混合原料过250目筛后送入除铁机中进行除铁，获得除铁原料；
压滤成块，将除铁原料送入压滤机中进行压滤，将除铁原料压滤成块状原料；
练泥成料，将块状原料放入练泥机进行练泥，练泥时间为1.5~3小时，获得含水率为20~22%的成品坯料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述熔块制备步骤中还包括如下步骤：
搅拌，将透锂长石、硼砂混合均匀后放入搅拌机中，进行搅拌，搅拌时间为0.5~1.5小时，均匀混合后获得搅拌物；
熔炼，将搅拌物放入到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1200℃，熔炼时间为3.5~4.5小时，获得熔融物；
水淬，将熔融物从熔炼炉中取出直接放入冷水槽中，利用冷水进行水淬处理，获得熔块。
5.一种陶瓷制品的制备方法，使用如权利要求3-4所述制备方法制备的抗变形快速烧成精陶器坯料，其特征在于，包括如下步骤：
泥质胎件制备，取适量成品坯料按照日用或陈设艺术陶瓷制品的成型方法，制作出泥质胎件；
胎件干燥，将泥质胎件置于常温、干燥、通风的环境中进行自然干燥，干燥至含水率低于1%；
素烧，将干燥后的泥质胎件放置到陶瓷生产用窑炉中，对泥质胎件进行素烧，素烧时间为5小时，素烧温度为980~1020℃，获得素烧件；
施釉干燥，采用常规的成品低温瓷釉对素烧件进行施釉，并将施釉后的素烧件置于常温、干燥、通风的环境中进行自然干燥，干燥至含水率低于1%；
制品烧成，将施釉后的素烧件重新放入陶瓷生产用窑炉中，进行烧成，烧成时间为5小时，烧成气氛为氧化气氛，烧成温度呈阶段式分布，获得成品的陶瓷制品。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制品烧成步骤中，烧成温度包括如下阶段：
升温阶段，陶瓷生产用窑炉点火升温，将温度从100~150℃的温度提升至650℃，升温时间为90分钟；
速升阶段，将陶瓷生产用窑炉内的温度快速提升到900℃，升温时间为30分钟；
加温阶段，将陶瓷生产用窑炉内的温度加温到1050℃，加温时间为45分钟；
恒温阶段，将陶瓷生产用窑炉内的温度保持在1050℃，持续28分钟；
速降阶段，将陶瓷生产用窑炉内的温度快速降低到650℃，降温时间为17分钟；
缓降阶段，将陶瓷生产用窑炉内的温度缓慢降低到520℃，降温时间为60分钟；
冷却阶段，将陶瓷生产用窑炉内的温度降低到150℃及以下，降温时间为30分钟。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于：所述陶瓷制品的总收缩率为4.0~4.2%，吸水率为18~19%，抗折强度为50~55N/mm2，白度为78%。
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