CN109305795A

CN109305795A - 一种高岭土质瓷坯体及其应用方法

Info

Publication number: CN109305795A
Application number: CN201811166047.XA
Authority: CN
Inventors: 罗婷; 邱伯欣; 顾幸勇; 董伟霞; 李萍
Original assignee: Jingdezhen Ceramic Institute
Current assignee: Jingdezhen Ceramic Institute
Priority date: 2018-10-08
Filing date: 2018-10-08
Publication date: 2019-02-05
Anticipated expiration: 2038-10-08
Also published as: CN109305795B

Abstract

本发明涉及一种高岭土质瓷坯体及其应用方法，以高岭土为主要原料，外加透闪石、钾长石、熔块为矿化剂，以水和仙水为分散介质，经球磨、干燥、造粒、陈腐、成型、烧制获得高岭土质瓷，其中高岭土由煅烧高岭土和生高岭土按一定比例组合，总掺入量为85～90 wt%，坯体烧成温度范围为1200～1370℃，烧成后抗折强度可达80～140MPa。本发明在原料上创新性地大量使用高岭土（大于85 wt%），充分利用了高岭土烧成过程中具备的宽的烧成范围和其形成莫来石在传统陶瓷领域中优势高强度高稳定性的特点，对高岭土在陶瓷中的应用以及提高传统陶瓷产品的性能和生产效益具有重要的意义，因此具有广阔的应用前景。

Description

一种高岭土质瓷坯体及其应用方法

技术领域

本发明属无机非金属材料（陶瓷）领域，具体是一种高岭土质瓷坯体及其应用方法。

背景技术

陶瓷制品的品种繁多，其性能要求和所用原料各不相同，使陶瓷的坯体具备很多不同的类型。在传统陶瓷中，绢云母质瓷和长石质瓷是目前是我国的传统日用瓷，随着制瓷技术以及人们对生活质量要求的不断提高，陶瓷研究者利用制瓷矿物性能的优势，在坯料组成上进行研究，开发出高白度、高机械强度的滑石质瓷以及具备透明性好、白度高、色泽柔和的骨质瓷。山东省硅酸盐研究设计院利用石英矿物高强度和硬度及其形成[SiO₄]四面体致密网络的结构特点还有其白度高和具备玻璃、油脂光泽的光学特点，开发了轻薄不变形、瓷质细腻釉面光润、高强度的石英质瓷。在传统陶瓷坯体配方中，粘土含量一般少于50wt%，这是由于过多的粘土含量所引起的浆料性能差，产品收缩大等等问题而导致产品合格率下降。煅烧高岭土是将高岭土在煅烧炉中烧结到一定的温度和时间后得到的产物，煅烧高岭土与未煅烧高岭土相比，低温煅烧高岭土的结合水含量减少，二氧化硅和三氧化铝含量均增大，活性点增加，结构发生变化，粒径较小且均匀，且有利于减少坯料中生高岭土过多带来的浆料粘度过高和烧成收缩较大等问题。

高岭土是陶瓷制备中最常见的粘土。高岭土在陶瓷生产中，具备以下优点：（1）高岭土呈细分散颗粒，赋予了陶瓷浆料稳定性和悬浮性的特点，同时又能够促进烧结；（2）高岭土的结合性和可塑性赋予了陶瓷成型的性能；（3）高岭土中的氧化铝含量时决定陶瓷坯体软化温度、烧结温度、烧结程度的主要因素；（4）高岭土具有形成针状莫来石颗粒的能力，赋予了陶瓷良好的力学强度，热稳定性和化学稳定性。（5）高岭土矿物具备较宽烧结温度范围，烧结温度范围越宽，陶瓷制品的烧成操作越容易掌握。尽管高岭土在传统陶瓷中的制备中起到至关重要的作用，但是对其大量应用在传统陶瓷中的研究报道几乎没有。因此，充分利用高岭土的性能优势来制备高岭土质瓷坯体，探究高岭土质瓷的性能对陶瓷生产与研究具有重要的指导意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高岭土用量大于85wt%、合成温度范围宽、成瓷强度高的高岭土质瓷坯体及其应用方法。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种高岭土质瓷坯体，其特征在于：所述坯体的质量百分比组成为：高岭土85～90 wt%、钾长石0～7.5 wt%、透闪石3～12 wt%、熔块3～5 wt%，外加仙水0.05 wt%。

所述高岭土由煅烧高岭土和生高岭土组成，所述煅烧高岭土与生高岭土的质量百分比为：生高岭土27～35 wt%、煅烧高岭土65～73 wt%。

上述高岭土质瓷坯体的应用方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：将生高岭土进行煅烧处理；

步骤二：按坯体的质量百分比称取步骤一煅烧后的高岭土与生高岭土混合，然后加入透闪石、钾长石和熔块；

步骤三：向步骤二获得的混合物中按坯体的质量百分比加入美国仙水和一定量的水进行湿法球磨，球磨后浆料进行过筛处理；

步骤四：将步骤三过筛后的浆料在80℃的烘箱中进行干燥，将干燥后的混料经造粒后采用半干压成型，然后经干燥获得半成品；

步骤五：将步骤四获得的半成品置于电炉烧成后获得高岭土质瓷制品。

所述步骤一中煅烧温度为850～1150℃。

所述步骤三中过筛的筛网目数为250目，筛余＜0.1%。

所述步骤五中烧成温度范围为1200～1370℃，最高温度的保温时间为30 min。

所述步骤五获得制品的抗折强度为80～140MPa。

所述步骤五获得制品的线收缩率8.7～12.7%。

所述步骤五获得制品的吸水率为0.10～0.50%，体积密度为2.20～2.50 g.cm^-3。

本发明的技术构思如下：在配方中高掺量地引入高岭土（＞85 wt%），通过合理调控生高岭土和熟高岭土之间的比例来达到减少产品的收缩和保证良好的浆料性能和干坯强度目的；在高掺量的高岭土基础上加入一定含量的矿化剂（透闪石、钾长石、熔块），使得坯体在较低温度出现低熔点，有利于产品的致密化和性能的提高，同时成型工艺上采用半干压成型，最后在较宽的烧成温度1200～1370℃下制备高岭土质瓷坯体。

本发明以高岭土作为主要原料以及少量助熔剂作为辅助原料，研发出一种具备较高强度（140MPa）较低的成瓷温度（1200℃）和较宽成瓷温度范围（1200～1370℃）的高岭土质瓷（其中高岭土掺入量＞85 wt%），对高岭土在陶瓷中的应用以及提高传统陶瓷产品的性能和生产效益具有重要的意义，因此具有广阔的市场前景。

附图说明

图1实施例2所用高岭土的XRD图谱；

图2实施例2制备的高岭土质瓷的XRD图谱；

图3实施例2制备的高岭土质瓷的吸水率和体积密度曲线；

图4 实施例2制备的高岭土质瓷的抗折强度和收缩率曲线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

所述原料的化学组成：

实施例1：

一种高岭土质瓷坯体的应用方法，按坯体的质量百分比首先将生高岭土30 wt%、850℃煅烧高岭土57wt%、钾长石2.5 wt%、透闪石为7.5 wt%、熔块3wt%，外加仙水0.05 wt%，混料后进行球磨，球磨介质为Al₂O₃磨球，料球水比为1: 2: 0.6，球磨时间为30 min，将经过球磨之后的浆料过250目筛，筛余小于0.1%，后置于80℃的烘箱中干燥一段时间，对干燥后得到的粉体进行造粒、陈腐一段时间后压制成长条（长度规格为60 mm），压力控制为10MPa；将压制好的长条干燥至恒重后置于电炉中烧制，在1310℃下烧制，保温时间为30 min，随后随炉冷却；获得瓷体的吸水率为0.16%，体积密度为2.41 g.cm^-3，线收缩率为10.84%，抗折强度为88MPa。

实施例2：

一种高岭土质瓷坯体的应用方法，按坯体的质量百分比首先将生高岭土25 wt%、1150℃煅烧高岭土65 wt%、钾长石为3.4 wt%、透闪石为3.3 wt%，熔块为3.3 wt%，外加仙水0.05wt%，混料后进行球磨，球磨介质为Al₂O₃磨球，料球水比为1:2：0.6，球磨时间为30 min，将经过球磨之后的浆料过250目筛，筛余小于0.1%，后置于80 ℃的烘箱中干燥一段时间，对干燥后得到的粉体进行造粒、陈腐一段时间后压制成长条（长度规格为60 mm），压力控制为10MPa。将压制好的长条干燥至恒重后置于电炉中在1370℃下烧制，保温时间为30 min，随后随炉冷却；获得瓷体的吸水率为0.48%，体积密度为2.23 g/cm³，线收缩率为8.72%，抗折强度为91MPa。

实施例3：

一种高岭土质瓷坯体的应用方法，按坯体的质量百分比首先将生高岭土25 wt%、1050℃煅烧高岭土60 wt%、钾长石为6 wt%、透闪石为4 wt%，熔块为5 wt%，外加仙水0.05wt%，混料后进行球磨，球磨介质为Al₂O₃磨球，料球水比为1:2：0.6，球磨时间为30 min，将经过球磨之后的浆料过250目筛，筛余小于0.1%，后置于80 ℃的烘箱中干燥一段时间，对干燥后得到的粉体进行造粒、陈腐一段时间后压制成长条（长度规格为60 mm），压力控制为10MPa。将压制好的长条干燥至恒重后置于电炉中在1340℃下烧制，保温时间为30 min，随后随炉冷却；获得瓷体的吸水率为0.25%，体积密度为2.50 g/cm³，线收缩率为12.10%，抗折强度为140MPa。

实施例4：

一种高岭土质瓷坯体的应用方法，按坯体的质量百分比首先将生高岭土25 wt%、950℃煅烧高岭土61 wt%、透闪石为11 wt%，熔块3wt%，外加仙水0.05wt%，混料后进行球磨，球磨介质为Al₂O₃磨球，料球水比为1:2：0.6，球磨时间为30 min，将经过球磨之后的浆料过250目筛，筛余小于0.1%，后置于80 ℃的烘箱中干燥一段时间，对干燥后得到的粉体进行造粒、陈腐一段时间后压制成长条（长度规格为60 mm），压力控制为10MPa。将压制好的长条干燥至恒重后置于电炉中在1280℃下烧制，保温时间为30 min，随后随炉冷却。获得瓷体的吸水率为0.15%，体积密度为2.42 g/cm³，线收缩率为12.46%，抗折强度为80MPa。

实施例5：

一种高岭土质瓷坯体的应用方法，按坯体的质量百分比首先将生高岭土25 wt%、1150℃煅烧高岭土65 wt%、熔块为5wt%、透闪石为5 wt%，外加仙水0.05 wt%，混料后进行球磨，球磨介质为Al₂O₃磨球，料球水比为1:2：0.6，球磨时间为30 min，将经过球磨之后的浆料过250目筛，筛余小于0.1%，后置于80 ℃的烘箱中干燥一段时间，对干燥后得到的粉体进行造粒、陈腐一段时间后压制成长条（长度规格为60 mm），压力控制为10MPa。将压制好的长条干燥至恒重后置于电炉中在1200℃下烧制，保温时间为30 min，随后随炉冷却。获得瓷体的吸水率为0.22%，体积密度为2.39 g/cm³，线收缩率为11.35%，抗折强度为99MPa。

Claims

1.一种高岭土质瓷坯体，其特征在于：所述坯体的质量百分比组成为：高岭土85～90wt%、钾长石0～7.5 wt%、透闪石3～12 wt%、熔块3～5 wt%，外加仙水0.05 wt%。

2.根据权利要求1所述的高岭土质瓷坯体，其特征在于：所述高岭土由煅烧高岭土和生高岭土组成，所述煅烧高岭土与生高岭土的质量百分比为生高岭土27～35 wt%、煅烧高岭土65～73 wt%。

3.根据权利要求2所述高岭土质瓷坯体的应用方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：将生高岭土进行煅烧处理；

4.根据权利要求3所述的高岭土质瓷坯体的应用方法，其特征在于：所述步骤一中煅烧温度为850～1150℃。

5.根据权利要求3所述的高岭土质瓷坯体的应用方法，其特征在于：所述步骤三中过筛的筛网目数为250目，筛余＜0.1%。

6.根据权利要求3所述的高岭土质瓷坯体的应用方法，其特征在于：所述步骤五中烧成温度范围为1200～1370℃，最高温度的保温时间为30 min。

7.根据权利要求3所述的高岭土质瓷坯体的应用方法，其特征在于：所述步骤五获得制品的抗折强度为80～140MPa。

8.根据权利要求3所述的高岭土质瓷坯体的应用方法，其特征在于：所述步骤五获得制品的线收缩率8.7～12.7%。

9.根据权利要求3所述的高岭土质瓷坯体的应用方法，其特征在于：所述步骤五获得制品的吸水率为0.10～0.50%，体积密度为2.20～2.50g.cm^-3。