CN109369010A - 一种纳米掺杂低温釉料粉体配方及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米掺杂低温釉料粉体配方，包括如下组分：5.24g硅灰石、6.70g锂辉石、6.87g钾长石、6.74钠长石、7.20g桃红泥、6.45g滑石、9.8g石英、0.99gα‑Al2O3、0.9g的纳米ZnO。该纳米掺杂低温釉料粉体配方采用新型低温快烧熔剂硅灰石和锂辉石及其他原材料，能大幅度降低了釉料烧成温度，与低温快速工艺结合使用时能节能降耗、降低成本，所选原料均具有杂质含量少，烧成过程中体积变化小等特点；此纳米掺杂低温釉料粉体配方还具有降低陶瓷釉料的烧成温度，缩短其烧成周期，增加陶瓷釉的使用寿命，提高釉面显色效果。

Description

一种纳米掺杂低温釉料粉体配方及其制备方法

技术领域

本发明涉及粉体材料制备工艺的技术领域，尤其涉及一种纳米掺杂低温釉料粉体配方及其制备方法。

背景技术

目前，国内外大量生产和广泛使用的各种传统陶瓷工业制品的烧成均具有温度高、周期长等特点，日用瓷釉由于其对性能的要求高而表现更加明显。一般而言，普通日用瓷烧成温度都在1250℃以上，烧成周期则为15h以上。在陶瓷行业中，产品成本很大一部分来自燃料的消耗。在国外，燃料成本约占生产总成本的25％，而我国往往高达30％以上。陶瓷工业已成为国民经济中的耗能大户之一。因此，低温釉料结合低温快烧的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。但是，现有的低温釉料原料繁多，同时造成原料的差异大，且釉料的制备工艺复杂，有害杂质含量多。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺点，提供一种纳米掺杂低温釉料粉体配方及其制备方法，该纳米掺杂低温釉料粉体配方采用新型低温快烧熔剂硅灰石和锂辉石及其他原材料，能大幅度降低了釉料烧成温度，与低温快速工艺结合使用时能节能降耗、降低成本，所选原料均具有杂质含量少，烧成过程中体积变化小等特点；此纳米掺杂低温釉料粉体配方还具有降低陶瓷釉料的烧成温度，缩短其烧成周期，增加陶瓷釉的使用寿命，提高釉面显色效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种一种纳米掺杂低温釉料粉体配方，包括如下组分：5.24g硅灰石、6.70g锂辉石、6.87g钾长石、6.74钠长石、7.20g桃红泥、6.45g滑石、9.8g石英、0.99gα-Al2O3、0.9g的纳米ZnO。

进一步的，所述的石英含有的SiO2纯度≥98％，α-Al2O3的纯度≥99％，纳米ZnO的纯度≥99％。

另外，本发明还涉及一种纳米掺杂低温釉料粉体配方的制备方法，包括如下步骤：

(1)用精确度为0.01g的药物天平称取硅灰石、锂辉石、钾长石、钠长石、桃红泥、滑石、SiO2纯度≥98％的石英、纯度≥99％的α-Al2O3、纯度≥99％的纳米ZnO；

(2)用工作转速20rad/min的小球磨坛机球磨上述各原料至细粉末。

钾长石采用湖南登峰产，呈白色。化学式K(AlSi₃O₈),是长石族中最常见最基本的一种。各组分理论组成为16.9％K₂O、18.4％Al₂O₃、64.7％SiO₂，属单斜晶系，常见卡斯巴双晶，密度2.56～2.59，莫氏硬度6。1150℃±20℃开始分解熔融，生成白榴子石(K₂O·Al₂O₃·4SiO₂)和硅氧玻璃，熔融温度范围宽，高温熔体粘度大，且粘度随温度的升高降低很快，有明显的助熔作用，同时还可起高温热塑作用和高温胶结作用，防止陶瓷高温变形，提高其干燥强度。

钠长石采用湖南衡山产，呈白色。化学式Na(AlSi₃O₈),属三斜晶系，常为板状或板柱状晶体，密度2.60～2.65，莫氏硬度6.0～6.5。1120℃开始熔融，熔融态时无新晶相生成，液相十分稳定。钠长石有很强的助熔作用，可提高瓷釉的化学稳定性，高温粘度低，因而烧成过程中易引起产品变形，有利于形成平整光滑的釉面，但线性烧成范围窄，断裂强度低，单独作熔剂使用时不利于产品生产过程中的温度控制，常与钾长石混熔。

滑石采用广西桂林产，块状，呈白色。化学式3MgO·4SiO₂·H₂O,各组分理论组成为31.9％MgO、63.4％SiO₂、4.7％H₂O，属单斜晶系，晶体成六方形或菱形板状，晶体结构为由两个四面体层夹着一个八面体层而构成的单元，层内各离子电价已中和，故联系牢固。晶体集合体常成鳞片状或致密块状。密度2.70～2.80，莫氏硬度1。用作熔剂可改善釉层弹性，降低热膨胀系数，提高热稳定性，改善陶瓷制品的白度、透明度和强度，可增加釉的高温流动性，促使坯釉中间层生成，提高两者结合性。但其片状晶体结构容易在坯釉中形成定向排列，使其产生各向异性，在烧成和冷却过程中会引起不同方向收缩不均，从而产生较大的内应力，导致产品开裂。

桃红泥采用湖南产，成浅桃红色。桃红泥是一种复合矿物原料，以含7*10-10m多水高龄土为主，以及部分石英杂质。多水高龄土结构式为Al₂O₃2SiO₂2H₂O,属属单斜晶系。各组分理论组成为39.5％Al₂O₃、46.54％SiO₂、13.96％H₂O，密度2.54～2.60，莫氏硬度1。属于1：1型层状铝硅酸盐结构，由Si-O四面体Al-O或Al-OH八面体层通过共用的氧原子联系而成。桃红泥富含SiO₂和Al₂O₃，可提供玻璃态形成剂，是釉料或坯料中常用的矿物原料之一。

石英采用湖南临湘产，白色。SiO₂含量大于98％。陶瓷釉料的主要组成部分，构成玻璃态骨架，可起到调整陶瓷釉面的化学稳定性和热稳定性，增加其硬度，但用量过高烧成温度则过高。

硅灰石(Wollastonite)：化学式CaSiO₃，理论组成48.2％CaO、1.75％SiO₂ 5。单晶呈板状或片状，集合体为纤维状或放射状。密度2.2～2.9g/cm³，莫氏硬度4.5～5.0，熔点1540℃。硅灰石不含有机物、吸附水、结晶水，加热时不分解释放气体；其针状晶体提供了水分排除的快速通道，可加快干燥速度，提高产品机械强度；线性膨胀系数小且随温度呈线性变化，适合快烧；干燥收缩和烧成收缩小，烧成中不易变形，作为熔剂能降低釉料的烧成温度。

锂辉石(Spodumene)：化学式LiAl(SiO₃)₂，理论组成8.1％Li₂O、27.4％Al₂O₃、64.5％SiO₂。单晶粗大，呈板柱状或致密块状。密度3.13～3.20g/cm³，莫氏硬度6.5～7.0，熔点1380℃。锂辉石是一种强助熔剂，可抑制石英晶型转变，有利于低温下生成莫来石相，提高坯体强度；还可使瓷釉粘度降低、流动性增大、光泽度提高、表面张力减小、热膨胀系数降低。

综上所述，本发明的纳米掺杂低温釉料粉体配方采用新型低温快烧熔剂硅灰石和锂辉石及其他原材料，能大幅度降低了釉料烧成温度，与低温快速工艺结合使用时能节能降耗、降低成本，所选原料均具有杂质含量少，烧成过程中体积变化小等特点；此纳米掺杂低温釉料粉体配方还具有降低陶瓷釉料的烧成温度，缩短其烧成周期，增加陶瓷釉的使用寿命，提高釉面显色效果。

具体实施方式

实施例1

本实施例1所描述的一种纳米掺杂低温釉料粉体配方，包括如下组分：5.24g硅灰石、6.70g锂辉石、6.87g钾长石、6.74钠长石、7.20g桃红泥、6.45g滑石、9.8g石英、0.99gα-Al2O3、0.9g的纳米ZnO。、

在本实施例中，所述的石英含有的SiO2纯度≥98％，α-Al2O3的纯度≥99％，纳米ZnO的纯度≥99％。

另外，本实施例还涉及一种纳米掺杂低温釉料粉体配方的制备方法，包括如下步骤：

(1)用精确度为0.01g的药物天平称取硅灰石、锂辉石、钾长石、钠长石、桃红泥、滑石、SiO2纯度≥98％的石英、纯度≥99％的α-Al2O3、纯度≥99％的纳米ZnO；

(2)用工作转速20rad/min的小球磨坛机球磨上述各原料至细粉末。

钾长石采用湖南登峰产，呈白色。化学式K(AlSi₃O₈),是长石族中最常见最基本的一种。各组分理论组成为16.9％K₂O、18.4％Al₂O₃、64.7％SiO₂，属单斜晶系，常见卡斯巴双晶，密度2.56～2.59，莫氏硬度6。1150℃±20℃开始分解熔融，生成白榴子石(K₂O·Al₂O₃·4SiO₂)和硅氧玻璃，熔融温度范围宽，高温熔体粘度大，且粘度随温度的升高降低很快，有明显的助熔作用，同时还可起高温热塑作用和高温胶结作用，防止陶瓷高温变形，提高其干燥强度。

钠长石采用湖南衡山产，呈白色。化学式Na(AlSi₃O₈),属三斜晶系，常为板状或板柱状晶体，密度2.60～2.65，莫氏硬度6.0～6.5。1120℃开始熔融，熔融态时无新晶相生成，液相十分稳定。钠长石有很强的助熔作用，可提高瓷釉的化学稳定性，高温粘度低，因而烧成过程中易引起产品变形，有利于形成平整光滑的釉面，但线性烧成范围窄，断裂强度低，单独作熔剂使用时不利于产品生产过程中的温度控制，常与钾长石混熔。

滑石采用广西桂林产，块状，呈白色。化学式3MgO·4SiO₂·H₂O,各组分理论组成为31.9％MgO、63.4％SiO₂、4.7％H₂O，属单斜晶系，晶体成六方形或菱形板状，晶体结构为由两个四面体层夹着一个八面体层而构成的单元，层内各离子电价已中和，故联系牢固。晶体集合体常成鳞片状或致密块状。密度2.70～2.80，莫氏硬度1。用作熔剂可改善釉层弹性，降低热膨胀系数，提高热稳定性，改善陶瓷制品的白度、透明度和强度，可增加釉的高温流动性，促使坯釉中间层生成，提高两者结合性。但其片状晶体结构容易在坯釉中形成定向排列，使其产生各向异性，在烧成和冷却过程中会引起不同方向收缩不均，从而产生较大的内应力，导致产品开裂。

桃红泥采用湖南产，成浅桃红色。桃红泥是一种复合矿物原料，以含7*10-10m多水高龄土为主，以及部分石英杂质。多水高龄土结构式为Al₂O₃2SiO₂2H₂O,属属单斜晶系。各组分理论组成为39.5％Al₂O₃、46.54％SiO₂、13.96％H₂O，密度2.54～2.60，莫氏硬度1。属于1：1型层状铝硅酸盐结构，由Si-O四面体Al-O或Al-OH八面体层通过共用的氧原子联系而成。桃红泥富含SiO₂和Al₂O₃，可提供玻璃态形成剂，是釉料或坯料中常用的矿物原料之一。

石英采用湖南临湘产，白色。SiO₂含量大于98％。陶瓷釉料的主要组成部分，构成玻璃态骨架，可起到调整陶瓷釉面的化学稳定性和热稳定性，增加其硬度，但用量过高烧成温度则过高。

硅灰石(Wollastonite)：化学式CaSiO₃，理论组成48.2％CaO、1.75％SiO₂ 5。单晶呈板状或片状，集合体为纤维状或放射状。密度2.2～2.9g/cm³，莫氏硬度4.5～5.0，熔点1540℃。硅灰石不含有机物、吸附水、结晶水，加热时不分解释放气体；其针状晶体提供了水分排除的快速通道，可加快干燥速度，提高产品机械强度；线性膨胀系数小且随温度呈线性变化，适合快烧；干燥收缩和烧成收缩小，烧成中不易变形，作为熔剂能降低釉料的烧成温度。

锂辉石(Spodumene)：化学式LiAl(SiO₃)₂，理论组成8.1％Li₂O、27.4％Al₂O₃、64.5％SiO₂。单晶粗大，呈板柱状或致密块状。密度3.13～3.20g/cm³，莫氏硬度6.5～7.0，熔点1380℃。锂辉石是一种强助熔剂，可抑制石英晶型转变，有利于低温下生成莫来石相，提高坯体强度；还可使瓷釉粘度降低、流动性增大、光泽度提高、表面张力减小、热膨胀系数降低。

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 (3)

1.一种纳米掺杂低温釉料粉体配方，其特征在于，包括如下组分：5.24g硅灰石、6.70g锂辉石、6.87g钾长石、6.74钠长石、7.20g桃红泥、6.45g滑石、9.8g石英、0.99gα-Al2O3、0.9g的纳米ZnO。

2.根据权利要求1所述的一种纳米掺杂低温釉料粉体配方，其特征在于，所述的石英含有的SiO2纯度≥98％，α-Al2O3的纯度≥99％，纳米ZnO的纯度≥99％。

3.根据权利要求1所述的纳米掺杂低温釉料粉体配方的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)用精确度为0.01g的药物天平称取硅灰石、锂辉石、钾长石、钠长石、桃红泥、滑石、SiO2纯度≥98％的石英、纯度≥99％的α-Al2O3、纯度≥99％的纳米ZnO；

(2)用工作转速20rad/min的小球磨坛机球磨上述各原料至细粉末。