CN1109852A - 彩色装饰陶瓷及其生产方法 - Google Patents

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刘乐群
孟宪亿
赵毓
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Abstract

本发明公开一种彩色装饰陶瓷及其生产方法。 彩色装饰陶瓷呈红、黄、、蓝、白、黑、棕等多种 颜色。其原料是以不低于99.8％的Al2O3 为主要成分，加入添加剂或加入添加剂和着色剂，充 分混合并粉碎至小于200目而成。其制品是将原料成型， 煅烧成坯料，经切割、研磨、抛光，即生产出一种高强 度、高硬度、高光洁度、耐高温的彩色装饰陶瓷制品。 它具有极好的耐磨性能，可在工艺饰品、钟表、建筑装 饰、五金、电子音像等行业中推广应用。

Description

本发明涉及陶瓷，尤其涉及彩色装饰陶瓷，更具体说，是一种氧化铝基陶瓷，以及生产该陶瓷的方法。
现有的装饰陶瓷主要用于建筑业，其主要成份为粘土、长石、石英、炉渣等，其基质为硅酸盐。例如现有技术CN1068091A，其产品的主要原料是高炉渣，则产品的基质不言而喻，虽然它有一般的陶瓷优点，如耐高温、耐腐蚀等等，但是它的硬度及耐磨性能不是很好，这就限制了它的用途，不便用于需要高硬度的高级装饰。不便替代宝石所用的装饰。另外高炉渣作原料虽有成本低，有利环保的优点，但其色泽在艳丽多彩方面有着不便克服的缺点。其它现有技术如CN1071655，其产品的主要原料是铬渣，其产品用途也只限于作为建材瓷板。本发明的制品具有高硬度和色泽艳丽多彩，其应用范围拓宽，可以代替宝石制作工艺饰品和首饰;可以用于建筑业作为高级装修材料;还可以代替有色金属制作钟表外观件，服饰钮扣等;还可以代替金属制作刃具;还可以制作电子音像制品的耐磨件等。而现有技术CN1068091和1071655的制品应用范围仅用于建筑业，所以本发明与现有的彩色陶瓷技术不同，不同之处在于原料不同，性能不但扩大而且更好，用途更广。
本发明的目的是克服以上缺点，提供一种硬度高，耐磨性更好的彩色陶瓷，该陶瓷是氧化铝基。
本发明的另个目的是提供一种制备彩陶的方法，进而提供一种彩陶毛坯的后加工成商品制品的方法。
本发明还有的目的是提供该彩陶的用途。
本发明的彩色陶瓷主要包括氧化铝、苏州土、添加剂和着色剂。添加剂包括一种或多种选自以下各物质：苏州土、BaCO3、MgCO3、SnO、ZnO等。添加量为1-15Wt%，（Wt%为重量百分比）。着色剂包括一种或多种选自以下元素的化合物：Fe，Ni，Co，Mn，Cr，Ca，Ti，V等，加入量为0.1-15Wt%。
本发明的彩色陶瓷生产方法包括将原料与添加剂、着色剂混合、研磨、烘干、过筛、成型和烧结，烧结温度920-1480℃，煅烧可一次并可多次进行，煅烧时间30-90分钟/次，视不同用途而定。如果用作手表链，可将着色剂成份变化选色，先在920℃煅烧60分钟，只要基本成型，可以方便地加工成所需要求的形状即可，如机械加工（其中包括雕琢、打孔等等），然后再于1280-1480℃煅烧90分钟，使之固定成制品，如果需要，还可进一步切割、研磨、抛光成精加工制品。原料中所用Al2O3纯度只要99.8%以上的工业原料即可，在原料中占72-85Wt%，另加6-15Wt%的苏州土，其余为添加剂和着色剂。
彩色装饰陶瓷及其生产方法是：将纯度不低于99.8%的工业Al2O3与添加剂或添加剂和着色剂直接混合，并研磨至粒度小于200目，充分混合，制成彩色装饰陶瓷原料。采用湿法或干法，将原料成型，经920-1480℃煅烧30-90分钟，便完成彩色装饰陶瓷坯料的生产。再经切割、研磨、抛光制成精加工制品。
本发明使用工业Al2O3（纯度不低于99.8%，平均粒径小于2μm）为主要原料。添加剂（工业纯以上）为一种或一种以上的苏州土、BaCO3、CaCO3、MgCO3、ZnO、SnO等。着色剂（工业纯以上）为一种或一种以上的Fe、Mn、Cr、Co、Ti、Ni等原素的化合物。这些化合物优选氧化物，使用这些元素的碳酸盐，碱式碳酸盐、硝酸盐、有机酸盐也行。
原料配比为：Al2O3占70-85%，苏州土6-15%，添加剂占1-15%，着色剂占0.1-15%。不同颜色的坯料着色剂配比不同，烧结温度不同。
生产过程简述如下：
1.配料：将原料、添加剂和着色剂按配方组成的重量比配成混合料。
2.球磨加工：将混合料置于刚玉质罐中，加入刚玉球和水，其重量比为，混合料∶球∶水＝1∶2∶1。利用球磨机充分混合，时间为72小时以上。时间少不易混匀，粒度不均匀，不细，影响瓷质和色彩。
3.烘干：将球磨加工后的混合料至于烘干箱内烘干至含水量小于1%。烘干温度控制在80-100℃。
4.过筛：将烘干料过筛为粒度200目以上。
5.成型：（1）干法成型：将200目以上的烘干料加入5-8%的粘结剂，并混合均匀，（粘结剂是本领域技术人员应知的，如聚乙烯醇、糊精、淀粉、纸浆废液等）。优选的粘结剂配制为，聚乙烯醇∶水＝1∶25。采用粉末成型机或液压机成型，成型压力为0.5-2.5吨。
（2）湿法成型：采用传统的陶瓷挤压成型或压铸成型或注浆成型等工艺方法。
6.烧结：烧结温度920-1480℃。将成型后的彩陶原料坯置高温炉内烧结，升温速度每小时不超过200℃，升温至预定温度后，保温60-90分钟，自然降温至室温，便完成了坯料的生产。
7.研磨切割：选用普通内圆、外圆磨床或平面磨床及通用切割机，对坯料进行内、外、平面的外形研磨和切割。磨具采用金刚石砂轮或金刚石磨盘。磨具粒度为：120-1200＃。坯料经研磨加工至制品所需的规格。
8.抛光：采用宝石抛光设备或电子陶瓷抛光设备或石料抛光设备对研磨切割后的坯料进行抛光，即完成彩色装饰陶瓷制品的生产。
加入添加剂的目的是降低烧结温度，本发明产品基质是Al2O3，它熔点较高，为降低生产温度，减少成本，则加入添加剂，使之成较低温度下制造。着色剂为的是得到不同颜色制品。众所周知，着色元素不同，其价态不同，均能得到不同颜色制品，本领域技术人员可根据不同颜色的要求，进行选择，选择不同量，不同着色元素，使之得到所需要颜色的配方。例如：
实施例1，蓝色装饰陶瓷：
配方：
烧结：烧结温度1480℃。烧结时间60分钟。
实施例2，棕色装饰陶瓷：
配方：
烧结：烧结温度1360℃。烧结时间60分钟。
实施例3，黑色装饰陶瓷：
配方：
烧结：烧结温度1280℃，烧结时间60分钟。
其它各种彩色装饰陶瓷坯料配方和烧结温度见表一。
彩色装饰陶瓷的配方、烧结温度 表一
颜色重量（％） 白色（％） 红色（％） 兰色（％） 黄色（％） 绿色（％） 棕色（％） 黑色（％）
原料和添加剂及着色剂 Al2O3 85 80.1 83 80 81 72.5 72
Fe2O3 4
Cr2O3 0.1 1.5 4 4
Co2O3 3.7 0.5 0.5 6
MnO2 1.2 4 6
TiO2 1.3 4 1
ZnO 2 2.5 2
SnO 3 1
V2O5 2.5 1
BaCO3 1 1 1 1
CaCO3 2 2.4 2 2
MgCO3 2 2.4 2 2
苏州土 10 11 8.8 10 10 15 6
烧结温度（℃） 1360 1360 1480 1380 1380 1360 1280
本发明的彩色装饰陶瓷具有良好的物理性能，其弯曲强度达到400MPa，硬度大于莫氏8，光洁度达到R13，密度3.8克/cm3，气孔率近似零，瓷体质密无气孔和针孔。因此，其制品极其耐磨损，耐高温（1200℃不氧化、不变色），耐酸碱，具有永久的保存价值。彩色装饰陶瓷是一种新型材料，它可以在建筑、钟表、服装钮扣、工艺饰品、首饰、五金、电子音像等行业中推广应用。
其主要性能见表二。
现有技术CN1068091A制品的硬度仅大于莫氏6，没有光洁度指标，而现有技术CN1071655制品均无上述指标。本发明制品具更高硬度，其应用范围更宽。可以代替宝石制作工艺饰品和首饰，如项链、手链、耳环、奖杯、棋子等;可以用于建筑业作为高级装修材料，如彩色地面砖、墙面砖、琉璃瓦、镶嵌桌面和台面等;可以代替有色金属制作钟表外观件和服装饰品，如钟表壳、表链、表盘、服装钮扣、胸花、领带卡等;还可以代替金属制作刃具，如剪刀刃、合金刀头、冰刀刃、切纸刀刃等;还可以制作电子音像制品的耐磨件，如音像设备的磁头等。本发明的彩色陶瓷已经多种多样，可根据市场流行颜色配制，丰富多彩，鲜艳美丽，适合潮流。而现有技术CN1068091和1071655的制品应用范围仅用于建筑业。所以本发明与现有的彩色陶瓷技术不同，不同之处在于原料不同，性能不但扩大而且更好，用途更广。
彩色装饰陶瓷的主要性能 表二
密度（克／cm3) 强度(MPa) 硬度(莫氏） 光洁度（μm）
3.80 400 ＞8 0.012

Claims (10)

1、一种彩色陶瓷，包括72-85Wt%的氧化铝，6-15Wt%的苏州土以及添加剂和/或着色剂。
2、根据权利要求1的陶瓷，其中添加剂选自一种或多种以下物质：苏州土、BaCO3、NgCO3、SnO、ZnO等，添加量为1-15Wt%;着色剂选自一种或多种以下元素的化合物：Fe、Ni、Co、Mn、Cr、Ca、Ti、V等，加入量为0.1-15Wt%。
3、根据权利要求1的彩色陶瓷，其中包括83Wt%的Al2O3，8.8Wt%的苏州土，2Wt%的ZnO，3.7Wt%的Co2O3，1.2Wt%的MnO2，1.3Wt%的TiO2。
4、根据权利要求1的彩色陶瓷，其中包括15Wt%的苏州土，72.5Wt%的Al2O3，0.5Wt%的Co2O3，4Wt%的MnO2，4Wt%的Cr2O3，4Wt%的TiO2，1Wt%的V2O5。
5、根据权利要求1的彩色陶瓷，其中包括72Wt%的Al2O3，6Wt%的苏州土，6Wt%的Co2O3，6Wt%的MnO2，4Wt%的Cr2O3，4Wt%的Fe2O3，1Wt%的TiO2，1Wt%的SnO。
6、一种生产权利要求1彩色陶瓷的方法，包括将原料、添加剂和着色剂混合、研磨、烘干、过筛、成型和煅烧。
7、根据权利要求6的方法，其中煅烧温度920-1480℃。
8、根据权利要求6的方法，其中可分二次煅烧，第一次于650-920℃煅烧60-90分钟，中间可将初步成型的制品进行机械加工，第二次于1280-1480℃，煅烧60分钟。
9、一种权利要求1产品的用途，可用作工艺饰品、首饰、钟表配件、服装钮扣。
10、一种权利要求1产品的用途，可用作高级建筑装修材料、音像制品耐磨件和五金刃具。
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