CN109354407A - 一种光泽透明超低温釉粉体材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光泽透明超低温釉粉体材料的制备方法，包括如下步骤：(1)用精密电子天平称取0‑34.4gB₂O₃、25.14‑50gSiO₂、5‑9.94gAl₂O₃、3.81‑7.58gCaO、11.74‑23.35gZnO、2.16‑4.3gK₂O、1.57‑16.11gNa₂O、1.04‑2.07gBaO、0.6‑1.19g MgO、48g硼砂、1‑1.2gSrO、2.1‑3.5g球土、1.31‑2.55gLi2O、0.51‑2.11g Na₅P₃O₁₀的原料；(2)用球磨机研磨原料至300目筛细度形成釉料粉，工作转速为25rad/min，得到超低温釉粉体材料。该光泽透明超低温釉粉体材料的制备方法利用新型低温快烧原料，将其作为引入碱金属氧化物或碱土金属氧化物的助熔剂，利用其在较低温度下即可完成物化反应的特性配置低温陶瓷釉料，达到低温快烧的目的；且原料的有害杂质含量少，灼减量少，熔融性能高，高温粘度低，易于形成光滑平整釉面。

Description

一种光泽透明超低温釉粉体材料的制备方法

技术领域

本发明涉及超低温釉料材料工艺的技术领域，尤其涉及一种光泽透明超低温釉粉体材料的制备方法。

背景技术

釉是施于陶瓷坯体表面的一层极薄的玻璃体。它是根据坯体的性能要求，利用陶瓷原料及某些化工原料按一定比例配合，在高温作用下熔融而覆盖在坯体表面的富有光泽或亚光的玻璃层。施釉的目的在于改善坯体表面性能，提高产品的力学性能。在装饰方面有提高白度、光泽度、增加色彩，形成丰富多彩的图案等作用；在热力学性能上，有提高硬度、增加热稳定性的作用；在化学性能上，有增加耐酸碱性能的作用。通常疏松多孔陶瓷坯体表面粗糙，即使烧结，在气孔率接近零的情况下由于它们的玻璃相中包含晶体，坯体表面仍粗糙无光，易玷污和吸湿，影响美观、卫生和机械电学性能。而釉料的使用可以在一定程度上改善这些性能。

采用低温快烧工艺是目前陶瓷行业节约能源、降低燃耗、提高生产效率的有效途径。而为了配合低温快烧工艺的特性，需配备专门的低温釉料。现有的低温釉料一般含有熔块，以及氧化铝、氧化硅等较大成分的难熔组分和一些适量的氧化铅等强助溶剂，但是熔块釉的制作成本高，需要二次烧成，并且每次的成分有一定的变化，所以存在着浪费能源和质量不易控制的问题；另外，铅等虽然能大大降低釉料的烧成温度，但毒性限制了其在日用陶瓷中的应用范围，并且易造成环境污染。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺点，提供一种光泽透明超低温釉粉体材料的制备方法，该光泽透明超低温釉粉体材料的制备方法利用新型低温快烧原料，将其作为引入碱金属氧化物或碱土金属氧化物的助熔剂，利用其在较低温度下即可完成物化反应的特性配置低温陶瓷釉料，达到低温快烧的目的；另外，这些原料一般在我国储量十分丰富，开采量大，价格低廉，且往往含有较多的助熔剂成分，助熔效果十分明显，具有低温快烧原料所需的独特性能，如干燥收缩和烧成收缩小；热膨胀系数小且随温度变化呈直线关系，导热性能好，烧成过程中可迅速进行物理化学变化；烧成过程中易引起体积变化的游离石英等矿物含量少，有害杂质含量少，灼减量少；熔融性能高，高温粘度低，易于形成光滑平整釉面。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种光泽透明超低温釉粉体材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)用精密电子天平称取0-34.4gB₂O₃、25.14-50gSiO₂、5-9.94gAl₂O₃、3.81-7.58gCaO、11.74-23.35gZnO、2.16-4.3gK₂O、1.57-16.11gNa₂O、1.04-2.07gBaO、0.6-1.19gMgO、48g硼砂、1-1.2gSrO、2.1-3.5g球土、1.31-2.55gLi2O、0.51-2.11g Na₅P₃O₁₀的原料；

(2)用球磨机研磨原料至300目筛细度形成釉料粉，工作转速为25rad/min，得到超低温釉粉体材料。

SiO₂是釉的主要成分，是主要的玻璃网络形成体，釉中SiO₂的含量越高，那么烧成温度也越高。在低温釉中SiO₂与溶剂的比例大约是2：1(摩尔)；用于最高温度烧成的釉，这个比例升到10：1(摩尔)。但是，增加SiO₂的含量可提高釉的机械强度和硬度，提高釉面白度、透光度、化学稳定性和热稳定性，降低釉的热膨胀系数。

Al₂O₃是中间体氧化物，既能与SiO₂结合，也能与碱性氧化物结合。在釉熔融过程中，Al₂O₃通常能夺取游离氧形成四配位而进入硅氧网络，起加强玻璃网络结构的作用。因此，Al₂O₃不仅能提高釉的玻璃化能力，抑制析晶，而且能显著改善釉的性能，如提高釉的化学稳定性、硬度和弹性，并能降低釉的膨胀系数，提高釉的熔融温度和高温粘度，提高抗化学侵蚀的能力，在熔块釉中适当的Al₂O₃含量可防止釉面龟裂。

CaO是釉中的主要熔剂，它能在高温下放出游离氧，破坏网络结构，降低釉熔体粘度，提高釉的流动性和釉面光泽度，是良好的高温熔剂成分。与碱金属氧化物相比，CaO能降低釉的膨胀系数，提高釉面硬度、化学稳定性和机械强度。同时CaO既能与釉料反应又能与坯料反应，用量适当时可促进坯釉中间层的形成。

MgO在釉中的作用和CaO相似，高温下提供游离氧，降低熔体粘度，起助熔作用，温度降低时则提高粘度，但是程度较CaO弱。MgO还能降低釉的膨胀系数、减弱釉面龟裂和提高制品的热稳定性。

Li₂O、Na₂O、K₂O都是强熔剂，在釉的熔融过程中，均能显著降低釉的熔融温度和高温粘度，增大釉玻璃的折射率，从而提高釉面光泽度。但是，碱金属氧化物会提高釉的膨胀系数，降低釉的热稳定性、化学稳定性和机械强度。因此在保证釉良好熔融的前提下，其含量愈少愈好。但三者相比较各有不同。Na₂O的膨胀系数是碱金属氧化物中最大的，因此会降低釉面的弹性和抗张强度，引入量较多时会引起釉面开裂。K₂O作为熔剂，其性能优于Na₂O，K₂O能相对降低釉的膨胀系数，提高釉的弹性，对提高釉面的热稳定性有利。Li₂O是碱金属氧化物中最强的熔剂，能加速釉的熔融过程，并提高釉的光泽度、化学稳定性和弹性，在无铅釉中少量使用，可显著改变釉的熔融性和表面张力，同时可解决部分针孔和釉面不平整等缺陷；锂质玻璃熔体对石英的溶解能力强，釉的热膨胀系数小，从而对提高釉的热稳定性、弹性、光泽度和抗酸性有利。

ZnO是一种强熔剂，能在较大范围内起到良好的助熔作用，并可降低釉的膨胀系数，提高折射率，使釉面弹性、机械强度、光泽度、白度和热稳定性得到改善。但是，ZnO在釉熔体中有很强的结晶倾向，过量的ZnO会因析晶而引起釉面失去透明性。但在结晶釉中，ZnO作为结晶剂是结晶釉的主要成分。ZnO由工业氧化锌(又称锌白)直接引入。由于工业氧化锌颗粒细小，活性高，与水接触后在颗粒表面会生成一层凝胶的氢氧化锌，使釉浆稠化，严重影响其使用性能。所以使用前须经1250～1300℃的高温煅烧，煅烧后的氧化锌颗粒聚集变大，活性降低，限制了氢氧化锌的生成，从而消除了对釉浆性能的不良影响。

B₂O₃自身可形成玻璃，但它有双重用途，既可作为溶剂，又可作为网络形成体。釉料中B₂O₃会在低温段促进玻璃相的形成，碰硅酸盐组成的釉抗化学侵蚀性能良好。当高硼釉在烧成温度下成为完全流体时，它们能很快成熟，不过这个特性不利的一面是它极容易发生相分离。硼可降低表面张力，所以形成光滑釉面的质量也相应增加。当硼加到一定数量时，能降低热膨胀。随着釉中硼含量的增加，机械强度和抗磨性能都得到提高。一般在含硼釉中B₂O₃的含量超过某一极限值，极易出现‘硼反常现象’。

BaO的钡在釉用碱土金属元素中离子半径最大、碱性最强，因此其助熔作用也比其他碱土金属氧化物强，并且能显著提高釉的折射率，增加釉面光泽。BaO可在一定程度上增加釉抵抗有机酸侵蚀的能力；BaO以任何比例取代CaO和ZnO，均能降低釉的弹性模量。用量较少时，可改善釉面的光泽度和强度。

进一步的，所述步骤(1)中，预先把硼砂经450℃煅烧成为NaB4O7·H2O。此是为了避免釉料在焙烧过程中因硼砂大量脱水引起的釉面质量问题。

综上所述，本发明的光泽透明超低温釉粉体材料的制备方法利用新型低温快烧原料，将其作为引入碱金属氧化物或碱土金属氧化物的助熔剂，利用其在较低温度下即可完成物化反应的特性配置低温陶瓷釉料，达到低温快烧的目的；另外，这些原料一般在我国储量十分丰富，开采量大，价格低廉，且往往含有较多的助熔剂成分，助熔效果十分明显，具有低温快烧原料所需的独特性能，如干燥收缩和烧成收缩小；热膨胀系数小且随温度变化呈直线关系，导热性能好，烧成过程中可迅速进行物理化学变化；烧成过程中易引起体积变化的游离石英等矿物含量少，有害杂质含量少，灼减量少；熔融性能高，高温粘度低，易于形成光滑平整釉面。

具体实施方式

实施例1

本实施例1所描述的一种光泽透明超低温釉粉体材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)用精密电子天平称取34.4gB₂O₃、25.14gSiO₂、5gAl₂O₃、3.81gCaO、11.74gZnO、2.16gK₂O、16.11gNa₂O、1.04gBaO、0.6g MgO、48g硼砂、1.2gSrO、2.1g球土、1.31gLi2O、0.51gNa₅P₃O₁₀的原料；

(2)用球磨机研磨原料至300目筛细度形成釉料粉，工作转速为25rad/min，得到超低温釉粉体材料。

SiO₂是釉的主要成分，是主要的玻璃网络形成体，釉中SiO₂的含量越高，那么烧成温度也越高。在低温釉中SiO₂与溶剂的比例大约是2：1(摩尔)；用于最高温度烧成的釉，这个比例升到10：1(摩尔)。但是，增加SiO₂的含量可提高釉的机械强度和硬度，提高釉面白度、透光度、化学稳定性和热稳定性，降低釉的热膨胀系数。

Al₂O₃是中间体氧化物，既能与SiO₂结合，也能与碱性氧化物结合。在釉熔融过程中，Al₂O₃通常能夺取游离氧形成四配位而进入硅氧网络，起加强玻璃网络结构的作用。因此，Al₂O₃不仅能提高釉的玻璃化能力，抑制析晶，而且能显著改善釉的性能，如提高釉的化学稳定性、硬度和弹性，并能降低釉的膨胀系数，提高釉的熔融温度和高温粘度，提高抗化学侵蚀的能力，在熔块釉中适当的Al₂O₃含量可防止釉面龟裂。

CaO是釉中的主要熔剂，它能在高温下放出游离氧，破坏网络结构，降低釉熔体粘度，提高釉的流动性和釉面光泽度，是良好的高温熔剂成分。与碱金属氧化物相比，CaO能降低釉的膨胀系数，提高釉面硬度、化学稳定性和机械强度。同时CaO既能与釉料反应又能与坯料反应，用量适当时可促进坯釉中间层的形成。

MgO在釉中的作用和CaO相似，高温下提供游离氧，降低熔体粘度，起助熔作用，温度降低时则提高粘度，但是程度较CaO弱。MgO还能降低釉的膨胀系数、减弱釉面龟裂和提高制品的热稳定性。

Li₂O、Na₂O、K₂O都是强熔剂，在釉的熔融过程中，均能显著降低釉的熔融温度和高温粘度，增大釉玻璃的折射率，从而提高釉面光泽度。但是，碱金属氧化物会提高釉的膨胀系数，降低釉的热稳定性、化学稳定性和机械强度。因此在保证釉良好熔融的前提下，其含量愈少愈好。但三者相比较各有不同。Na₂O的膨胀系数是碱金属氧化物中最大的，因此会降低釉面的弹性和抗张强度，引入量较多时会引起釉面开裂。K₂O作为熔剂，其性能优于Na₂O，K₂O能相对降低釉的膨胀系数，提高釉的弹性，对提高釉面的热稳定性有利。Li₂O是碱金属氧化物中最强的熔剂，能加速釉的熔融过程，并提高釉的光泽度、化学稳定性和弹性，在无铅釉中少量使用，可显著改变釉的熔融性和表面张力，同时可解决部分针孔和釉面不平整等缺陷；锂质玻璃熔体对石英的溶解能力强，釉的热膨胀系数小，从而对提高釉的热稳定性、弹性、光泽度和抗酸性有利。

ZnO是一种强熔剂，能在较大范围内起到良好的助熔作用，并可降低釉的膨胀系数，提高折射率，使釉面弹性、机械强度、光泽度、白度和热稳定性得到改善。但是，ZnO在釉熔体中有很强的结晶倾向，过量的ZnO会因析晶而引起釉面失去透明性。但在结晶釉中，ZnO作为结晶剂是结晶釉的主要成分。ZnO由工业氧化锌(又称锌白)直接引入。由于工业氧化锌颗粒细小，活性高，与水接触后在颗粒表面会生成一层凝胶的氢氧化锌，使釉浆稠化，严重影响其使用性能。所以使用前须经1250～1300℃的高温煅烧，煅烧后的氧化锌颗粒聚集变大，活性降低，限制了氢氧化锌的生成，从而消除了对釉浆性能的不良影响。

B₂O₃自身可形成玻璃，但它有双重用途，既可作为溶剂，又可作为网络形成体。釉料中B₂O₃会在低温段促进玻璃相的形成，碰硅酸盐组成的釉抗化学侵蚀性能良好。当高硼釉在烧成温度下成为完全流体时，它们能很快成熟，不过这个特性不利的一面是它极容易发生相分离。硼可降低表面张力，所以形成光滑釉面的质量也相应增加。当硼加到一定数量时，能降低热膨胀。随着釉中硼含量的增加，机械强度和抗磨性能都得到提高。一般在含硼釉中B₂O₃的含量超过某一极限值，极易出现‘硼反常现象’。

BaO的钡在釉用碱土金属元素中离子半径最大、碱性最强，因此其助熔作用也比其他碱土金属氧化物强，并且能显著提高釉的折射率，增加釉面光泽。BaO可在一定程度上增加釉抵抗有机酸侵蚀的能力；BaO以任何比例取代CaO和ZnO，均能降低釉的弹性模量。用量较少时，可改善釉面的光泽度和强度。

在本实施例中，该步骤(1)中，预先把硼砂经450℃煅烧成为NaB4O7·H2O。此是为了避免釉料在焙烧过程中因硼砂大量脱水引起的釉面质量问题。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术方案作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种光泽透明超低温釉粉体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)用精密电子天平称取0-34.4gB₂O₃、25.14-50gSiO₂、5-9.94gAl₂O₃、3.81-7.58gCaO、11.74-23.35gZnO、2.16-4.3gK₂O、1.57-16.11gNa₂O、1.04-2.07gBaO、0.6-1.19g MgO、48g硼砂、1-1.2gSrO、2.1-3.5g球土、1.31-2.55gLi2O、0.51-2.11gNa5P3O10的原料；

(2)用球磨机研磨原料至300目筛细度形成釉料粉，工作转速为25rad/min，得到超低温釉粉体材料。

2.根据权利要求1所述的一种光泽透明超低温釉粉体材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，预先把硼砂经450℃煅烧成为NaB4O7·H2O。