CN110510994A - 一种油润性陶瓷及其制作方法和应用 - Google Patents

一种油润性陶瓷及其制作方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种油润性陶瓷及其制备方法和应用，该陶瓷采用寒武纪馒头组泥页岩作为原料，经900℃至1150℃高温烧制获得。该油润性陶瓷的制作方法，包括粉碎、匀浆、制坯、干燥、烧制、冷却六个步骤，采用逐步升温的方式烧制油润性陶瓷。寒武纪馒头组泥页岩的矿物成分中铁含量高，且有丰富的三叶虫化石,化石富含有机质，烧制过程中，在不同温度下，泥料中的有机质与各种矿物成分发生复杂化学反应，生成一些新的物质，使得陶瓷表面产生油润性效果。本方法可以把寒武纪馒头组泥页岩烧制成一种油润性陶瓷，并且可制成容器、工艺品或零件。

Description

一种油润性陶瓷及其制作方法和应用
技术领域
本发明属于陶瓷材料领域，具体涉及油润性陶瓷及其制作方法。
背景技术
陶瓷的发展史是中华文明史的一个重要的组成部分，早在公元前3000年，我们的祖先就掌握了陶瓷的制造工艺。中国作为四大文明古国之一，为人类社会的进步和发展做出了卓越的贡献，其中陶瓷的发明和发展更具有独特的意义，中国历史上各朝各代有着不同艺术风格和不同技术特点。
随着近代科学技术的发展，近百年来又出现了许多新的陶瓷品种。它们不再使用或很少使用粘土、长石、石英等传统陶瓷原料，而是使用其他特殊原料，甚至扩大到非硅酸盐，非氧化物的范围，并且出现了许多新的工艺。美国和欧洲一些国家的文献已将“Ceramic”一词理解为各种无机非金属固体材料的通称。因此陶瓷的含义实际上已远远超越过去狭窄的传统观念了。
寒武纪馒头组地层形成于约5亿年前生物大爆发的寒武纪，其砖红色或紫红色泥页岩中富含三氧化二铁和有机质。目前对该地质层泥页岩的用途缺乏研究。
发明内容
本发明的目的就在于为了丰富陶瓷种类，提供一种油润性陶瓷及其制备方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明提供一种油润性陶瓷，该陶瓷采用寒武纪馒头组泥页岩作为原料，经高温烧制获得，所述高温烧制的温度为900℃-1150℃。
优选的所述寒武纪馒头组泥页岩优选砖红色或紫红色泥页岩。该颜色的泥页岩烧制成的陶瓷色泽鲜亮、质感细腻油润，特别适合制作各种器皿。
优选的所述寒武纪馒头组泥页岩为直径不超过0.6mm的颗粒。寒武纪馒头组泥页岩颗粒大小超过0.6mm后烧制出的陶瓷表面较为粗糙，随着泥页岩颗粒的缩小，对应的陶瓷越来越细腻、光滑。
优选的所述寒武纪馒头组泥页岩采用含有质量分数为5％-16％的三氧化二铁的寒武纪馒头组泥页岩。
含适当比例的三氧化二铁可以保证陶瓷材料的强度，三氧化二铁含量较低陶瓷强度不足、易碎；三氧化二铁含量过高在烧制过程中三氧化二铁分解容易在陶瓷中产生微孔，影响陶瓷性能。
本发明的原理为：寒武纪馒头组泥页岩的矿物成分中三氧化二铁含量高，且有丰富的三叶虫化石,化石富含有机质，烧制过程中，在不同温度下，泥料中的有机质与各种矿物成分发生复杂化学反应，生成一些新的物质，使得陶瓷表面产生油润性效果，并且可以制作成容器、工艺品或零件。
本发明还提了供一种油润性陶瓷及其制作方法，具体步骤如下：
(1)粉碎：将原料粉碎、过筛；
(2)匀浆：将粉碎、过筛后的原料加水搅拌，制成均一的泥浆；
(3)制坯：将泥浆制成具有一定形状的泥坯；
(4)干燥：将泥坯干燥至含水量20％-35％；
(5)烧制：将干燥后的泥坯900℃-1150℃烧制8-10小时；
(6)冷却：将烧好的陶瓷冷却至室温。
优选的，所述粉碎步骤中将粉碎后的原料过30-230目筛子；匀浆步骤中制作的泥浆含水量控制在60％以下。
优选的，所述干燥步骤采用阴干、风干、烘干中的任意一种或几种的组合。
优选的，所述烧制步骤中采用逐步升温的方式，烧制过程中温度每分钟增加不超过3℃。烧制过程中温度升高过快泥坯容易炸裂。
优选的，烧制温度达到105℃时停止升温，以105℃温度烧制20-40分钟后再继续升温，这样能有效的减少陶瓷裂纹。
本发明的有益效果是：本发明采用含三氧化二铁及生物化石丰富的寒武纪馒头组泥页岩为原料，经高温烧制，使其发生复杂的化学反应，产生油润效果。采用本发明的原料及方法制备出的陶瓷不仅外表有光亮润泽，而且触觉油润细腻，极具美感。
附图说明
图1是本发明的实施例4油润性效果示意图；
图2为本发明的实施例5油润性效果示意图；
图3为本发明的实施例7油润性效果示意图；
图4为本发明的实施例12烧制温度变化表；
图5为本发明的实施例12油润性效果示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
本实施例提供一种油润性陶瓷及其制备方法：
一种油润性陶瓷，采用三氧化二铁含量为5％的紫红色或砖红色寒武纪馒头组泥页岩为原料，1100℃烧制获得。
一种油润性陶瓷的制作方法，包括以下步骤：
(1)粉碎：将原料粉碎、过100目筛；
(2)匀浆：将粉碎、过筛后的原料加水搅拌，制成含水量不超过60％的均一的泥浆；
(3)制坯：将泥浆制成具有一定形状的泥坯；
(4)干燥：将泥坯采用风干、烘干或阴干中的任意一种或几种的组合的方式干燥至含水量20％-35％；
(5)烧制：将干燥后的泥坯1100℃烧制8小时，在烧制时采用逐步升温的方式，每分钟温度升高不超过3℃，当烧制温度达到105℃时暂停升温，以105℃烧制20-40min后再继续升温；
(6)冷却：将烧好的陶瓷冷却至室温。
实施例2
本实施例提供一种油润性陶瓷及其制备方法：
一种油润性陶瓷，采用三氧化二铁含量为10％的紫红色或砖红色寒武纪馒头组泥页岩为原料，1100℃烧制获得。
具体制作方法同实施例1。
实施例3
一种油润性陶瓷，采用三氧化二铁含量为16％的紫红色或砖红色寒武纪馒头组泥页岩为原料，1100℃烧制获得。
具体的制作方法同实施例1。
实施例4
本实施例提供一种油润性陶瓷及其制备方法：
一种油润性陶瓷，采用三氧化二铁含量为10％的紫红色或砖红色寒武纪馒头组泥页岩为原料，900℃烧制获得。
一种油润性陶瓷的制作方法，包括以下步骤：
(1)粉碎：将原料粉碎、过80目筛；
(2)匀浆：将粉碎、过筛后的原料加水搅拌，制成含水量不超过60％的均一的泥浆；
(3)制坯：将泥浆制成具有一定形状的泥坯；
(4)干燥：将泥坯采用风干、烘干或阴干中的任意一种或几种的组合的方式干燥至含水量20％-35％；
(5)烧制：将干燥后的泥坯900℃烧制10小时，在烧制时采用逐步升温的方式，每分钟温度升高不超过3℃，当烧制温度达到105℃时暂停升温，以105℃烧制20-40min后再继续升温；
(6)冷却：将烧好的陶瓷冷却至室温。
本实施例所得陶瓷及其油润性效果见图1，陶瓷表面油润性光泽不明显。
实施例5
本实施例提供一种油润性陶瓷及其制备方法：
一种油润性陶瓷，采用三氧化二铁含量为10％的紫红色或砖红色寒武纪馒头组泥页岩为原料，1000℃烧制获得。
一种油润性陶瓷的制作方法，包括以下步骤：
(1)粉碎：将原料粉碎、过筛80目筛；
(2)匀浆：将粉碎、过筛后的原料加水搅拌，制成含水量不超过60％的均一的泥浆；
(3)制坯：将泥浆制成具有一定形状的泥坯；
(4)干燥：将泥坯采用风干、烘干或阴干中的任意一种或几种的组合的方式干燥至含水量20％-35％；
(5)烧制：将干燥后的泥坯1000℃烧制10小时，在烧制时采用逐步升温的方式，每分钟温度升高不超过3℃，当烧制温度达到105℃时暂停升温，以105℃烧制20-40min后再继续升温；
(6)冷却：将烧好的陶瓷冷却至室温。
本实施例所得陶瓷及其油润性效果见图2，陶瓷表面油润性光泽明显。
实施例6
本实施例提供一种油润性陶瓷及其制备方法：
一种油润性陶瓷，采用三氧化二铁含量为10％的紫红色或砖红色寒武纪馒头组泥页岩为原料，1100℃烧制获得。
一种油润性陶瓷的制作方法，包括以下步骤：
(1)粉碎：将原料粉碎、过80目筛；
(2)匀浆：将粉碎、过筛后的原料加水搅拌，制成含水量不超过60％的均一的泥浆；
(3)制坯：将泥浆制成具有一定形状的泥坯；
(4)干燥：将泥坯采用风干、烘干或阴干中的任意一种或几种的组合的方式干燥至含水量20％-35％；
(5)烧制：将干燥后的泥坯1100℃烧制10小时，在烧制时采用逐步升温的方式，每分钟温度升高不超过3℃，当烧制温度达到105℃时暂停升温，以105℃烧制20-40min后再继续升温；
(6)冷却：将烧好的陶瓷冷却至室温。
实施例7
一种油润性陶瓷，采用三氧化二铁含量为10％的紫红色或砖红色寒武纪馒头组泥页岩为原料，1150℃烧制获得。
一种油润性陶瓷的制作方法，包括以下步骤：
(1)粉碎：将原料粉碎、过80目筛；
(2)匀浆：将粉碎、过筛后的原料加水搅拌，制成含水量不超过60％的均一的泥浆；
(3)制坯：将泥浆制成具有一定形状的泥坯；
(4)干燥：将泥坯采用风干、烘干或阴干中的任意一种或几种的组合的方式干燥至含水量20％-35％；
(5)烧制：将干燥后的泥坯1150℃烧制10小时，在烧制时采用逐步升温的方式，每分钟温度升高不超过3℃，当烧制温度达到105℃时暂停升温，以105℃烧制20-40min后再继续升温；
(6)冷却：将烧好的陶瓷冷却至室温。
本实施例所得陶瓷及其油润性效果见图3，陶瓷表面油润性光泽明显，陶瓷碎裂后可见陶瓷内部有细小气泡空洞。
实施例8
本实施例提供一种油润性陶瓷及其制备方法：
一种油润性陶瓷，采用三氧化二铁含量为10％的紫红色或砖红色寒武纪馒头组泥页岩为原料，1100℃烧制获得。
一种油润性陶瓷的制作方法，包括以下步骤：
(1)粉碎：将原料粉碎、过筛40目筛；
(2)匀浆：将粉碎、过筛后的原料加水搅拌，制成含水量不超过60％的均一的泥浆；
(3)制坯：将泥浆制成具有一定形状的泥坯；
(4)干燥：将泥坯采用风干、烘干或阴干中的任意一种或几种的组合的方式干燥至含水量20％-35％；
(5)烧制：将干燥后的泥坯1100℃烧制10小时，在烧制时采用逐步升温的方式，每分钟温度升高不超过3℃，当烧制温度达到105℃时暂停升温，以105℃烧制20-40min后再继续升温；
(6)冷却：将烧好的陶瓷冷却至室温。
实施例9
本实施例提供一种油润性陶瓷及其制备方法：
一种油润性陶瓷，采用三氧化二铁含量为10％的紫红色或砖红色寒武纪馒头组泥页岩为原料，1100℃烧制获得。
一种油润性陶瓷的制作方法，包括以下步骤：
(1)粉碎：将原料粉碎、过180目筛；
(2)匀浆：将粉碎、过筛后的原料加水搅拌，制成含水量不超过60％的均一的泥浆；
(3)制坯：将泥浆制成具有一定形状的泥坯；
(4)干燥：将泥坯采用风干、烘干或阴干中的任意一种或几种的组合的方式干燥至含水量20％-35％；
(5)烧制：将干燥后的泥坯1100℃烧制10小时，在烧制时采用逐步升温的方式，每分钟温度升高不超过3℃，当烧制温度达到105℃时暂停升温，以105℃烧制20-40min后再继续升温；
(6)冷却：将烧好的陶瓷冷却至室温。
实施例10
本实施例提供一种油润性陶瓷及其制备方法：
一种油润性陶瓷，采用三氧化二铁含量为10％的紫红色或砖红色寒武纪馒头组泥页岩为原料，1100℃烧制获得。
一种油润性陶瓷的制作方法，包括以下步骤：
(1)粉碎：将原料粉碎、过230目筛；
(2)匀浆：将粉碎、过筛后的原料加水搅拌，制成含水量不超过60％的均一的泥浆；
(3)制坯：将泥浆制成具有一定形状的泥坯；
(4)干燥：将泥坯采用风干、烘干或阴干中的任意一种或几种的组合的方式干燥至含水量20％-35％；
(5)烧制：将干燥后的泥坯1100℃烧制10小时，在烧制时采用逐步升温的方式，每分钟温度升高不超过3℃，当烧制温度达到105℃时暂停升温，以105℃烧制20-40min后再继续升温；
(6)冷却：将烧好的陶瓷冷却至室温。
实施例11
本实施例提供一种油润性陶瓷及其制备方法：
一种油润性陶瓷，采用三氧化二铁含量为10％的紫红色或砖红色寒武纪馒头组泥页岩为原料，1100℃烧制获得。
一种油润性陶瓷的制作方法，包括以下步骤：
(1)粉碎：将原料粉碎、过筛180目筛；
(2)匀浆：将粉碎、过筛后的原料加水搅拌，制成含水量不超过60％的均一的泥浆；
(3)制坯：将泥浆制成具有一定形状的泥坯；
(4)干燥：将泥坯采用风干、烘干或阴干中的任意一种或几种的组合的方式干燥至含水量20％-35％；
(5)烧制：将干燥后的泥坯1100℃烧制10小时，在烧制时采用逐步升温的方式，每分钟温度升高不超过3℃；
(6)冷却：将烧好的陶瓷冷却至室温。
实施例12
本实施例提供一种油润性陶瓷及其制作壶形容器的方法：
一种油润性陶瓷，采用三氧化二铁含量为11.6％的紫红色或砖红色寒武纪馒头组泥页岩为原料，1100℃烧制获得。
一种油润性陶瓷制作壶形容器方法，包括以下步骤：
(1)粉碎：将原料粉碎、过筛60目筛；
(2)匀浆：将粉碎、过筛后的原料加水搅拌，制成含水量不超过60％的均一的泥浆；
(3)制坯：将泥浆制成具有壶形泥坯；
(4)干燥：将泥坯采用阴干的方式干燥至含水量为20％；
(5)烧制：将干燥后的泥坯1100℃烧制9小时02分钟，在烧制时采用逐步升温的方式，每分钟温度升高不超过3℃，当烧制温度达到105℃时暂停升温，以105℃烧制30min后再继续升温；
(6)冷却：将烧好的陶瓷冷却至室温。
本身实施例烧制过程中温度变化表见图4，所得成品参见附图5，采用该方法烧制的壶形陶瓷容器外表光亮润泽，红色的陶瓷映着油润的光泽，并且该壶形陶瓷容器颗粒细腻，触感与玉石相似，极具美感和艺术价值。
实验例：陶瓷性能检测
为更好地了解各实施例制造的陶瓷的性能，本实验例将对各实施例自造的陶瓷材料的以下技术指标进行检测：成品率、油润性、莫氏硬度、吸水率、导热系数、耐冷性、耐热性、耐冷热交替性、耐酸性、耐碱性。
检测方法：
(1)成品率：分别按照实施例1-11所述的原料及方法制作100个圆形泥坯，并按照实施例1-11对应的烧制方法将泥坯烧制成陶瓷，取没有裂纹的陶瓷成品计算成品率。
(2)油润性：检查实施例1-11所得陶瓷成品有无油润光泽及油润质感。
(3)莫氏硬度：采用刻痕法测量实施例1-11所得陶瓷成品的莫氏硬度。
(4)吸水率：取实施例1-11所得陶瓷成品分别称重，将称重后的陶瓷成品浸入清水中10min后捞出，待陶瓷表面无明显水痕时分别称重。陶瓷吸水率＝1-(浸水后重量/浸水前重量)*100％
(5)导热系数：采用稳态法测量陶瓷成品100℃时的导热系数。
(6)耐冷性：将陶瓷至于-150℃环境下1h后取出，恢复至室温，检测陶瓷硬度有无变化。
(7)耐热性：将陶瓷至于200℃环境下1h后取出，恢复至室温，检测陶瓷硬度有无变化。
(8)耐冷热交替性：将陶瓷加热至200摄氏度，分别半浸入0℃-100℃的清水，水温梯度为5℃，记录陶瓷碎裂时的温度差。
(9)耐酸性：将陶瓷在50％硫酸溶液中浸泡1小时，检测硫酸溶液中有无钾离子、铁离子等阳离子。
(10)耐碱性：将陶瓷在50％氢氧化钠溶液中浸泡1小时，检测硫酸溶液中是否有除钠离子和钙离子以外的阳离子。
实验结果见表1
表1
-代表陶瓷性能无变化，+代表陶瓷性能有轻变化
参见表1中陶瓷的成品率，实施例9与实施例11相比，成品率增加了16％，因而在烧制过程中在105℃滞留20-40分钟对提高该油润性陶瓷的成品率有明显效果。另外实施例7的成品率较实施例4-6相比平均低了约9个百分点，这可能是温度较高，陶瓷材料中的某种物质开始分解导致的。
参见表1中陶瓷的莫氏硬度，实施例1-10表明三氧化二铁的含量、烧制温度以及原料颗粒大小均可影响陶瓷材料的硬度，实施例1-3表明在其他条件相同时陶瓷的硬度与三氧化二铁的含量呈正相关；实施例8-10表明原料颗粒的大小与陶瓷的硬度不存在线性关系。
由实施例1-3可知，陶瓷原料中三氧化二铁的含量会影响陶瓷的吸水率，且吸水率与三氧化二铁含量为非线性关系；参见实施例4-7可知在一定温度范围内提高烧制温度在一定程度上可以减少陶瓷材料的吸水率。
参见实施例4-7可知，在900-1180℃区间陶瓷具有一定的油润性，并且在1100℃左右取得较好的油润性，有较高的良品率，适合推广。
参见表1耐酸、碱性及耐冷、热性部分，实施例1-11除实施例4外均有较好的耐酸、碱性及耐冷、热性，实施例4在耐酸、碱及耐寒性上性能稍低于其他实施例。对比实施例5-7分析认为实施例4在耐酸、碱及耐寒性上的缺陷是烧制温度偏低所致。
参见表1耐冷热交替实验部分，除实施例10外，其他实施例均有100℃以上的抗温度骤变能力，对比实施例8和实施例9认为实施例10所得陶瓷抗冷热交替性变差可能是寒武纪馒头组泥页岩粉碎过细所致。
需要说明的是，以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种油润性陶瓷,其特征在于,所述陶瓷为采用寒武纪馒头组泥页岩作为原料，经高温烧制获得，所述高温烧制的温度为900℃-1150℃。
2.根据权利要求1所述的一种油润性陶瓷，其特征在于：所述寒武纪馒头组泥页岩为紫红色或砖红色泥页岩。
3.根据权利要求1所述的一种油润性陶瓷，其特征在于：所述寒武纪馒头组泥页岩选用的是含有质量分数为5％-16％的三氧化二铁的寒武纪馒头组泥页岩。
4.一种油润性陶瓷的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)粉碎：将原料粉碎、过筛；
(2)匀浆：将粉碎、过筛后的原料加水搅拌，制成均一的泥浆；
(3)制坯：将泥浆制成泥坯；
(4)干燥：将泥坯干燥至含水量20％-35％质量比；
(5)烧制：将干燥后的泥坯900℃-1150℃烧制8-10小时；
(6)冷却：将烧好的陶瓷冷却至室温。
5.根据权利要求4所述的一种油润性陶瓷的制作方法，其特征在于所述粉碎步骤中将粉碎后的原料过40-100目筛子。
6.根据权利要求4所述的一种油润性陶瓷的制作方法，其特征在于所述匀浆步骤中制作的泥浆含水量低于60％。
7.根据权利要求4所述的一种油润性陶瓷的制作方法，其特征在于所述干燥步骤采用阴干、风干、烘干中的任意一种或几种的组合。
8.根据权利要求4所述的一种油润性陶瓷的制作方法，其特征在于所述烧制步骤中采用逐步升温的方式，烧制过程中温度每分钟增加不超过3℃。
9.根据权利要求8所述的一种油润性陶瓷的制作方法，其特征在于所述温度达到105℃时暂停升温，以105℃烧制20-40min后再继续升温。
10.一种寒武纪馒头组泥页岩在制备油润性陶瓷中的应用。
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